샤페로닌

Chaperonin
이 기사는 단백질과에 관한 것이다. 인간 미토콘드리아 단백질은 HSPD1을 참조한다.
TCP-1/cpn60 샤페로닌 계열
PDB 1grl EBI.jpg
박테리아 [1]샤페로닌 그로엘의 구조
식별자
기호Cpn60_TCP1
PfamPF00118
인터프로IPR002423
프로사이트PDOC00610
Cath5GW5
SCOP21grl / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00309

HSP60은 샤페로닌(Cpn)이라고도 하며, 원래 60kDa 분자 질량에 의해 정렬된 열충격 단백질 계열이다. 그들은 단백질 접기를 도와줌으로써 높은 열과 같은 스트레스를 받는 상황에서 단백질이 잘못 접히는 것을 방지한다. HSP60은 분자 보호대라고 불리는 단백질 접기를 돕는 많은 종류의 분자에 속한다.[2][3]

새로 만들어진 단백질은 대개 아미노산의 선형 사슬에서 3차원의 구조로 접혀야 한다. 단백질을 접는 에너지는 각 단백질의 아미노산 사이드 체인 사이의 비균질 상호작용과 용매 효과에 의해 공급된다. 대부분의 단백질은 자연적으로 가장 안정적인 3차원 순응으로 접히는데, 이 또한 대개 기능 순응이지만 때로는 단백질이 잘못 접히기도 한다. 분자 샤페로네스는 아데노신 트리인산염(ATP)의 가수분해로 공급된 에너지에 의해 도움을 받아 잘못 접힌 단백질의 부분적 전개를 가속화하여 단백질을 리폴딩하는 촉매 작용을 한다. 또한 샤페로닌 단백질은 잘못 접힌 단백질이 분해될 수 있다는 꼬리표를 붙일 수 있다.[3]

구조

이 샤페로닌의 구조는 통을 만들기 위해 두 개의 도넛을 쌓아놓은 것과 비슷하다. 각각의 링은 샤페로닌이 발견된 유기체에 따라 7, 8 또는 9개의 서브유닛으로 구성된다. 각 60kDa 펩타이드 체인은 아피셜, 중간, 적도 세 영역으로 나눌 수 있다.[4]

원래의 채프로닌은 과산화수소로부터 진화되었다고 제안된다.[5]

분류

1조

GroES/GroEL 복합체(측면)

그룹 I 샤페로닌(Cpn60)[a]은 내합성 생물의 유기체인 엽록체와 미토콘드리아에서 발견된다.

대장균의 그로엘/그로스 콤플렉스는 I그룹 샤페로닌으로, 가장 특징적인 대형(~1 MDA) 샤페로닌 콤플렉스다.

  • GroEL은 더블링 14mer에 개장에 기름진 소수성 패치를 부착한 것으로 기판 15~60kDa의 네이티브 폴딩을 수용할 수 있다.
  • GroES(ADP-AlF와3 같은 ATP 가수 분해의 ATP 또는 전환 상태 유사성이 있는 상태에서 GroEL에 바인딩되는 단일 링 헵타머이다. 그로엘(상자/보틀)을 덮는 커버와 같다.

그로엘/그로스(GroEL/GroES)는 단백질 골재를 되돌릴 수 없을 수도 있지만, 운동적으로 잘못 접히고 집적하는 경로에서 경쟁하여 골재 형성을 방해한다.[6]

Cpn60 하위가족은 1998년에 발견되었다.[7] 그것은 1992년에 서열화되었다. cpn10 과점자와 cpn60 과점자는 또한 기능적 콤플렉스를 형성하기 위해 상호 작용하기 위해 Mg-ATP를2+ 요구한다.[8] cpn10에서 cpn60까지의 결합은 cpn60의 약한 ATPase 활동을 억제한다.[9]

루비스CO 서브 유닛 결합 단백질은 이 계열의 구성원이다.[10] 대장균 그로엘의 결정구조는 2.8 å으로 해결되었다.[11]

어떤 박테리아는 아마도 다른 펩타이드에 이 샤페로닌의 여러 복제품을 사용한다.[4]

2조

AMP-PNP 결합 상태에서 사카로마이오스 세레비시아 TRIC의 구조([12]PDB: 5GW5)

진핵 세포돌과 고고학에서 발견되는 II그룹 샤페로닌(TCP-1)의 특징은 더욱 부실하다.

  • 고고학에서 이 단지는 보온병이라고 불린다. 일부 고고학에서는 호모-16mer로, 원형 타입 II 샤페로닌으로 간주된다.[b]
  • 진핵 세포포닌인 TRiC는 8개의 서로 다른 8개의 다른 부유닛으로 구성된 2개의 고리로 구성되어 있으며, 각각 8개의 embring당 1번씩 대표되는 것으로 생각된다. TRiC는 원래 세포골격계 단백질 액틴과 튜불린만 접는 것으로 생각되었으나 현재는 수십 개의 기판을 접는 것으로 알려져 있다.

메타노코쿠스 마르팔루디스 샤페로닌(Mmcn)은 16개의 동일한 서브유닛(링당 8개)으로 구성되어 있다. 미토콘드리아 단백질 로단을 접는 것으로 나타났지만, 아직 천연 기판은 확인되지 않았다.[13]

그룹 II 샤페로닌은 기판을 접기 위해 GroES형 공효소를 이용하는 것으로 생각되지 않는다. 대신 최적의 단백질 접이식 활동에 필요한 공정인 기판을 캡슐화하기 위해 ATP 의존적으로 닫는 "내장형" 뚜껑을 포함하고 있다. 그들은 또한 기질을 안으로 이동시키는 것을 돕는 프리폴딘이라는 공동 체퍼론과 상호작용한다.[3]

다른 가족

그룹 III는 그룹 II와 관련된 일부 박테리아 Cpns를 포함한다. 그들은 뚜껑이 있지만 뚜껑이 열려있지 않다. 그들은 2그룹의 고대의 친척으로 생각된다.[3][4]

페이지 EL의 그룹 I 채프로닌 gp146은 뚜껑을 사용하지 않으며, 도넛 인터페이스는 그룹 II와 더 유사하다. 그것은 또 다른 고대 형태의 채프로닌을 대표할 수 있다.[14]

작용기전

샤페로닌은 ATP의 효소 가수분해 기능뿐만 아니라 GroES와 같은 기질 단백질과 코케페로닌의 결합으로 접히는 반응 동안 큰 순응적 변화를 겪는다. 이러한 순응적인 변화는 샤페로닌이 펼치거나 잘못 접힌 단백질을 결합시키고, 두 고리에 의해 형성된 구멍 중 하나에 단백질을 캡슐화하고, 단백질을 용액으로 다시 방출할 수 있게 한다. 방출되는 즉시 기질 단백질은 접히거나 또는 더 많은 접힘이 필요하게 되며, 이 경우 다시 샤페로닌에 의해 결합될 수 있다.

샤페로닌이 기질 단백질의 접기를 촉진하는 정확한 메커니즘은 알려져 있지 않다. 다른 실험 기법에 의한 최근 분석에 따르면, GroEL 결합 기질 단백질은 안정적인 3차 상호작용의 결여가 있는 콤팩트하고 국소적으로 확장된 상태의 앙상블을 채운다.[15] 일반적으로 (상호 배타적이지 않은) 샤페로닌 내부의 두 가지 역할, 즉 수동적 역할과 능동적 역할에 초점을 맞추는 샤페로닌 작용의 모델이 다수 제안되었다. 패시브 모델은 샤페로닌 케이지(chaperonin cage)를 불활성 형태로 취급하여 단백질 기질이 접근할 수 있는 순응적 공간을 줄이거나, 예를 들어 집적방지에 의해 분자간 상호작용을 방지함으로써 영향력을 발휘한다.[16] 활성 샤페로닌 역할은 차례로 샤페로닌의 순응적 재배열과 결합될 수 있는 특정 샤페로닌-하향 상호작용과 관련된다.[17][18][19]

아마도 샤페로닌 활성역할의 가장 인기 있는 모델은 반복적 안네링 메커니즘(IAM)일 것이다. 이 메커니즘은 자연에서 수산화 작용에 초점을 맞추어 단백질 기질을 샤페로닌에 결합시키는 것이다. 컴퓨터 시뮬레이션 연구에 따르면 IAM은 접이식 순응으로부터[19] 기판을 펼치거나 접이식 경로 변경을 통해 단백질이 잘못 접히는 것을 방지함으로써 보다 생산적인 접이식으로 이어진다.[17]

구조 및 기능적 호몰로지 보존

언급했듯이, 모든 세포는 샤페로닌을 포함하고 있다.

이러한 단백질 복합체는 대장균, 사카로마이오스 세레비시아, 고핵생물에서 생명체에게 필수적인 것으로 보인다. 진핵, 박테리아, 고고학적 샤페로닌은 차이가 있지만 일반적인 구조와 메커니즘은 보존되어 있다.[3]

박테리오파지 T4 형태생식

박테리오파지 T4의 유전자 제품 31(gp31)은 박테리오파지 구조에 통합되기보다는 촉매적으로 작용하는 박테리오파지 형태생식에 필요한 단백질이다.[20] 대장균 박테리아는 박테리오파지 T4의 숙주다. 박테리오파지 부호화된 gp31 단백질은 대장균 코케페로닌 단백질 GroES와 동질적으로 보이며, 감염 시 페이징 T4 바이러스들의 조합에서 이를 대체할 수 있다.[21] gp31은 GroES와 마찬가지로 박테리오파지 T4 주요 capsid 단백질 gp23의 체내 접힘과 조립에 절대적으로 필요한 GroEL 샤페로닌으로 안정적인 콤플렉스를 형성한다.[21]

페이지는 자체 GroES 호몰로고가 필요한 주된 이유는 gp23 단백질이 너무 커서 기존의 GroES 케이지에 들어갈 수 없기 때문이다. gp31은 더 높은 컨테이너를 만드는 더 긴 루프를 가지고 있다.[22]

임상적 유의성

휴먼 그로엘(Human GroEL)은 레지오넬라병 환자들의 면역항원으로 대식세포 내 산소산소로부터 레지오넬라균을 보호하는 역할을 하는 것으로 생각된다.[10] 이 가설은 cpn60 유전자가 산소의 공급원인 과산화수소에 반응해 상향 조절된다는 연구결과에 근거한다. Cpn60은 또한 많은 박테리아 종에서[23] 강한 항원성을 보이는 것으로 밝혀졌으며 관련이 없는 박테리아 감염에 대한 면역 보호를 유도할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

예

이 영역을 포함하는 단백질을 인코딩하는 인간의 유전자는 다음과 같다.

참고 항목

메모들

  1. ^ GroEL 계열은 InterPro에 의해 Cpn60으로 언급된다. 그러나 CDD는 Cpn60을 사용하여 고고학에서 2그룹 단백질을 참조한다.
  2. ^ 몇몇 고고학자들은 진핵생물처럼 다른 하위 단위를 사용하도록 진화했다. 메타노사르치나 아세티보란스는 5가지 종류의 서브유닛이 있는 것으로 알려져 있다.[3] 진핵 TriC의 조상은 두 개로 생각된다.[5]

참조

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  2. ^ 하워드 휴즈 조사관: 아서 L. M.D. 호리치
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외부 링크

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