Šaperoni

Šaperoni so proteini, ki usmerjajo ter pospešujejo zvijanje in razvijanje drugih proteinov. Prva beljakovina, ki se je tako imenovala, je pomagala sestavljati nukleosome iz zloženih histonov in DNA . Podrobnosti procesov v katere so vključeni šaperoni so bili določeni leta 1989, ko je bilo zvijanje proteinov dokazano in vitro. Delujejo tako, da se vežejo na razvito ali delno zvito polipeptidno verigo in preprečujejo tiste interakcije, ki ne vodijo do nastanka biološko aktivne strukture. Šaperoni stabilizirajo interakcije, ki bi bile sicer prešibke. Še posebej so potrebni zato, da prekrijejo izpostavljene nepolarne predele razvitih proteinov in tako preprečijo neprimerne oz. neproduktivne hidrofobne interakcije. Neugodne interakcije so namreč posledica začasno izpostavljenih hidrofobnih ostankov, ki vodijo do agregacije in obarjanja proteinov med njegovo sintezo. Na splošno torej velja, da šaperoni proteinom priskrbijo zatočišče, kjer se zadržijo toliko časa, da se zvijejo v nativno konformacijo, ki je biološko aktivna. Pri šaperonih je substratna specifičnost zelo majhna, kar pomeni, da v svojo zaščitno notranjost lahko sprejmejo številne različne razvite proteine. Šaperone so našli v vseh prokariontskih in evkariontskih celicah.

Delitev

Molekulske šaperone delimo na:

proteine toplotnega stresa (heat shock proteins): so razred funkcionalno povezanih proteinov. Njihovo izražanje se poveča, če so celice izpostavljene povišani temperaturi ali drugim stresom. Zavirajo torej denaturacijo in agregacijo ter stabilizirajo razvito polipeptidno verigo. Razdeljeni so v številne družine in sicer na podlagi njihove molekulske mase: Hsps (small heat shock proteins), Hsp40 (velikost: približno 40 kDa), Hsp60, Hsp70, Hsp90, Hsp100,… Protein ubikvitin je velik 8 kDa in ima prav tako značilnost proteina toplotnega stresa, saj označuje proteine za degradacijo.

Hsp40 - vsebujejo zaporedja 70 aminokislinskih ostankov, znano kot domena J in igrajo pomembno vlogo pri uravnavanju ATP-azne aktivnosti Hsp70.

Hsp60 - poleg tega da delujejo pri zvijanju proteina so odgovorni tudi za prenos proteinov iz citoplazme v mitohondrijski matriks. Sestavljeni so iz 14 podenot, katere obkrožajo veliko centralno votlino, kjer lahko ščitijo zelo velike globularne proteine. Vsaka podenota pa ima tri domene: apikalno, ekvatorialno in intermediarno oz.vmesno.

Hsp70 - skrbijo za zvijanje proteinov in pomagajo varovati celice pred stresom. Ugotovljeno je bilo, da povečano izražanje Hsp70 proteinov v celici povzroči zmanjšano nagnjenost k apoptozi. Imajo 3 glavne funkcionalne domene: N in C-terminalno ATP-azno domeno ter substratno vezavno domeno.

Hsp90 - so bistvenega pomena za aktiviranje številnih signalnih proteinov v celicah. Vsak Hsp90 ima ATP-vezavno domeno, srednjo domeno in dimerizacijsko domeno.

šaperonine: so proteinski kompleksi, ki pomagajo pri zvijanju proteinov v nativno obliko, tako da porabljajo energijo v obliki ATP-ja. Njihova struktura spominja na sod, ki se ustvari, ko se 2 obroča zložita drug na drugega. Vsak obroč vsebuje 7,8 ali 9 podenot kar je odvisno od organizma v katerem se šaperonin nahaja. Prisotni so tako v bakterijah (v kloroplastih in mitohondriji- npr. kompleks GroEL / GroES [1]) kot v evkariontih (v citosolu- npr. TRiC) in arhejah (npr. Mm CPN).

Zanimivosti

napake v zvitju polipeptida vodijo do mnogih genskih nepravilnosti in bolezni (cistična fibroza , bolezni vezivnega tkiva, prionske bolezni kot je Alzheimerjeva bolezen,…)
HSF1 (heat shock factor 1)je transkripcijski faktor, ki regulira izražanje Hsp70 in je modifikator rakotvornosti
Hsp70 sodeluje pri vezavi antigenov in njihovi vključitvi v imunski sistem
Hsps so koristni za povečanje učinkovitosti cepiva proti raku