Czaperony

Czaperony (białka opiekuńcze)

Nazwa tych białek pochodzi od angielskiego słowa chaperone czyli opiekun. Są molekułami powszechnie występującymi w organizmach żywych, zarówno w bakteriach jak i u ludzi. W komórce są one w wysokich stężeniach. Są to białka, które odpowiadają za poprawne zwijanie się innych białek w warunkach fizjologicznych jak i w warunkach stresu. Mają zdolność rozpoznawania niesfałdowanych cząsteczek. Zapobiega to powstawaniu błędnych struktur białkowych oraz tworzeniu się agregatów. Trzeba jednak zaznaczyć, że czaperony nie niosą ze sobą informacji o sposobie fałdowania się białka, tylko zapobiegają powstaniu błędnych interakcji. Białka opiekuńcze można znaleźć we wszystkich kompartmentach komórki, gdzie obserwuje się zwijanie czy zmiany konformacyjne. Czaperony to duża grupa białek, która podzielona jest na klasy na podstawie ich masy molekularnej (Tabela 1). Między klasami białek opiekuńczych występują nieraz znaczne różnice. Mimo to można wyróżnić kilka cech wspólnych. Najbardziej znanymi czaperonami są: GroEL (E. coli), a także białka szoku cieplnego (ang. Heat shock proteins) Hsp70 czy Hsp90.

Tabela 1. Podział białek opiekunczych na klasy.

Klasa	Struktura	ATP	Przykłady		Ko-czaperon	Funkcja (przykłady)
			Prokarioty	Eukarioty
Hsp100	6-7 podjednostek	+	ClpB			usuwanie agregatów
			ClpA			proteoliza
				Hsp104		termotolerancja, usuwanie agregatów
Hsp90	dimer	+	HtpG			tolerancja na esktramalny stres komórkowy
				Hsp90	Hop,p23, CDC37	tolerancja na stres, kontrola fałdowania oraz aktywności receptorów hormonów steridowych, kinaz białkowych itp.
Hsp70	monomer	+	DnaK		GnaJ, GrpE	fałdowanie białek de novo, zapobieganie agregacji zdenaturowanych białek, solubilizacja agregatów
				Hsp70, Hsc70	Hsp40, Bag1, Hip, Chip, Hop, HspBP1	fałdowanie białek de novo, zapobieganie agregacji zdenaturowanych białek, solubilizacja agregatów
Hsp60	14,16 podjednostek	+	GroEL		GroES	fałdowanie białek de novo, zapobieganie agregacji zdenaturowanych białek
				CTT/TRiC	prefoldyna	fałdowanie de novo aktyny i tubuliny
sHsp	8-24 podjednostek		IbpA,IbpB			zapobieganie agregacji zdenaturowanych białek, wiązanie się do ciałek inkluzyjnych
				Hsp25		zapobieganie agregacji zdenaturowanych białek, składnik soczewek kręgowców
Trigger factor	monomer		Trigger factor			potencjalnie funkcja w fałdowaniu białek związana z rybosomami
NAC	heterodimer		NAC			potencjalnie funkcja w fałdowaniu białek związana z rybosomami
SecB	tetramer		SecB			sekrecja białek

Podstawową funkcją wszystkich czaperonów jest wspomaganie prawidłowego fałdowania białka. Zsyntetyzowane peptydy mogą eksponować hydrofobowe powierzchnie, które silnie promują agregację. Czaperony, wiążąc się do tych części niesfałdowanego, lub nawet do częściowo sfałdowanego białka (Rys.1) zapobiegają agregacji. Te niespecyficzne oddziaływania powodują, że czaperony wiążą się do wielu różnych peptydów. Należy jednak zauważyć, że jeśli białko nie eksponuje już części hydrofobowych, nie jest już dłużej substratem dla białka opiekuńczego. Co więcej czaperony mają możliwość zmiany konformacji białek, w których występują nienatywne wiązania, poprzez rozfałdowywanie aktualnej struktury peptydów. W wielu przypadkach, aby białko opiekuńcze oddysocjowało od proteiny, potrzebna jest energia pochodząca z hydrolizy ATP. Powoduje to zmianę konformacji czaperonu o wysokim powinowactwie do substratu na konformację o niskim powinowactwie i w efekcie końcowym jego dysocjację.

Literatura

1. Priya S., Sharma S.K., Goloubinoff P. Molecular chaperones as enzymes that catalytically unfold misfolded peptides. FEBS Letters 2013, http://dx.doi.org/10.1016/j.febslet.2013.05.014
2. Mogk A., Mayer M.P., Deuereling E. Mechanism of protein folding: Molecular Chaperones and their application in biotechnology. ChemBioChem 3 2002, 9:80-7-814.
3. Walter S., Buchner J. Molecular Chaperones- Cellular machines for protein folding. Angewandte Chemie International Edition 2002, 41: 1098-1113.
4. Buchner J. Supervising the fold: functional principles of molecular chaperones. The FASEB Journal 1996, 10:10-19.