Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Субъединицы Т-клеточного рецептора TRAP или р28 Тяжелые цепи главного комплекса р88
гистосовместимости (МНС) класса I Запасные белки растений Ь70 (BiP)
Синтезируемые полипептиды Hsc-70 (Hsp70?)
Митохондриальные и секреторные белки- Hsc-70 (Hsp70?) предшественники
Полипептид клатриновой оболочки Hsc-70 (клатрин-
окаймленного пузырька раздевающая
АТРаза)
Старые (?) белки Hsc-70 (РгР73)
Стероидные рецепторы Hsp90
Белки, трансформирующие ретровирусы Hsp90
Актин, тубулин
Прерибосомы
Гистоны
Hsp90
Hsp70/Hsc70
Нуклеоплазмин
Стабилизация неполностью свернутых структур
Сборка рецептора Стабилизация вновь синтезируемых тяжелых цепей (?)
Стабилизация вновь синтезируемых полипептидов (?)
Стабилизация неполностью свернутых структур (?)
Разворачивание перед транслокацией
Связывание экспонированной петли легкой цепи клатрина, что способствует освобождению
Транспорт к лизосомам для деградации Стабилизация неактивной формы рецептора
Стабилизация неактивной формы белка при прохождении через плазматическую мембрану
Стабилизация белковых субъединиц (?) Защита белков от тепловой денатурации Сборка нуклеосом
[253, 258, 259]
[260,261]
[262]
[193]
[263]
[264—266] [267, 268]
[269—271]
[272—274]
[275,276]
[277]
[278]
[209, 279]
свертыванию белковых цепей и сборке микропилей в клетках Е. coli [240]. Так называемые опорные белки (GroEL/GroES) участвуют в сборке головки и хвоста бактериофага, но не являются компонентами зрелого фага [237]. Очевидно, ввиду множества белков, нуждающихся при их молекулярной сборке и образовании комплексов в других белках-посредниках, в ближайшие годы следует ожидать открытия новых молекулярных шаперонов.
Рассмотрим подробнее функции наиболее изученных на сегодняшний день шаперонов, принадлежащих семействам белков теплового шока.
Шапероны hsp70. Трехмерные структуры белков этого семейства состоят из двух доменов. Один из них, ATP-связывающий домен, имеет высококонсервативную аминокислотную последовательность из 450 остатков N-концевой части белковой цепи (рис. III.25, [193]). Второй, С-концевой домен имеет вариабельную последовательность и состоит приблизительно из 200 аминокислотных остатков. Он обладает способностью образовывать невалентные комплексы с вновь синтезируемыми полипептидными цепями. Некоторые белки hsp70 содержат один или два коротких, обычно тетрапептидных, участка. Они составлены или из гидрофобных остатков и тогда служат для удерживания шаперона в мембране, или из гидрофильных остатков, что необходимо для ввода белков в органеллу. Примером могут быть митохондриальные шапероны hsp70. Между доменами находится участок, чувствительный к протеиназам. Образующийся при расщеплении молекул hsp70 один из фрагментов с молекулярной массой около 44 кДа обладает АТРазной активностью.
Кристаллографическая структура этого фрагмента одного из белков семейства hsp70 получена с разрешением 2,2 А [280, 281]. Она представлена на рис. III.26, из которого видно, что АТРазный домен состоит из двух автономных половин с глубокой щелью между ними, предназначенной, по-видимому, для связывания АТР. Пространственная структура домена оказалась практически идентичной структуре АТРазного участка мономера G-актина и фермента гексакиназы, аминокислотные последовательности которых, однако, существенно различны. Мономеры G-актина при взаимодействии с АТР изменяют свою конформацию и полимеризуются, образуя филаменты [282]. Аналогичный процесс имет место и у белков hsp70. Их конформационные изменения в N-концевой области при связывании и гидролизе АТР индуцируют конформационную перестройку более короткого пептид-связывающего домена, что, в свою очередь, приводит к изменениям во взаимоотношениях со сворачивающимся белком. Шапероны hsp70 животных клеток связывают развернутую полипептидную цепь менее прочно в присутствии гидролизуемого АТР; добавление ADP ингибирует ATP-зависимое освобождение целевого полипептида. Такое поведение может быть объяснено тем, что замена ADP на АТР является скорость-лимитирующей стадией процесса освобождения белка [277].
Вариабельность С-концевого домена белков hsp70 может опредс-
424
АТРазный домен Субстратузнающий домен
(высококонсервативный) (вариабельный)
N
t
С
Общий сигнал на входе
Участок, чувствительный к гидролизу
Общий сигнал выдержки
Рис. 111.25. Диаграмма линейной аминокислотной последовательности белков семейства hsp70 [193]
Рис. 111.26. Модель трехмерной структуры N-концевого ATP-связывающего домена белка семейства hsp70 [193]
Рис. III.27. Модель трехмерной структуры С-концевого пептидсвязывающего домена белков семейства hsp70 [193]
лять специфичность связывания целевого полипептида. Ф. Риппманн предложил модель пептид-связывающего домена из вторичных структур (рис. III.27) [283]. Модель демонстрирует возможность укладки а-спиральных и ^-складчатых структур фрагмента hsp70, аналогичной укладке аг и а2-доменов лейкоцитарного антигена ULA-1 главного комплекса гистосовместимости человека, трехмерные структуры которых известны [280]. Это позволило создать гипотетическую модель трехмерной структуры С-концевого домена белков hsp70. Предполагаемый пептидсвязывающий карман сформирован (3-складчатыми фрагментами и "выстлан" гидрофобными аминокислотами. Сверху полость кармана прикрывают а-спиральные структуры. Связывание сворачивающегося полипептида происходит на протяженном участке. Для шапе-рона DnaK (табл. III. 8) методом ЯМР показана возможность связывания синтетического тридекапептида, не обладающего определенной структурой [193].
