分子伴侶的簡(jiǎn)介課件

1、 淺談分子伴侶molecular chaperones 劉舒目錄分子伴侶的簡(jiǎn)介和概念1分子伴侶的功能2分子伴侶的作用機(jī)制3分子伴侶的作用4分子伴侶的簡(jiǎn)介1987年Ikemura發(fā)現(xiàn)枯草桿菌素的折疊需要前肽的幫助。這類前肽常位于信號(hào)肽與成熟多肽之間，在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中與其介導(dǎo)的蛋白質(zhì)多肽鏈?zhǔn)且磺耙缓蠛铣沙鰜?lái)的，并以共價(jià)鍵相連接，是成熟多肽正確折疊所必需的，成熟多肽完成折疊后即通過(guò)水解作用與前肽脫離。Shinde和Inouye將這類前肽稱為分子內(nèi)伴侶分子伴侶的概念1987 年 Lasky首先提出了分子伴侶的概念。他將細(xì)胞核內(nèi)能與組蛋白結(jié)合并能介導(dǎo)核小體有序組裝的核質(zhì)素稱為分子伴侶。分子伴侶是細(xì)胞中

2、一大類蛋白質(zhì)，是由不相關(guān)的蛋白質(zhì)組成的一個(gè)家系，它們介導(dǎo)其它蛋白質(zhì)的正確裝配，但自己不成為最后功能結(jié)構(gòu)中的組分。 分子伴侶的功能1、參與新生肽鏈在蛋白合成過(guò)程中，伴侶分子能識(shí)別與穩(wěn)定多肽鏈的部分折疊的構(gòu)象，從而參與新生肽鏈的折疊與裝配。植物光合作用的關(guān)鍵酶二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶在合成時(shí)，新合成的亞基單體組裝成全酶（共8 個(gè)大亞基、8個(gè)小亞基，大亞基基因組葉綠體編碼，小亞基基因組核編碼）之前，就有Rubisco結(jié)合蛋白（RBP）參與，實(shí)際上就是一種“分子伴侶”。大亞基先與RBP結(jié)合，然后與轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)葉綠體的小亞基裝配成完整的全酶?？筊BP的抗體阻止新合成的亞基裝配成Rubisco。二磷酸核酮糖羧化

3、酶加氧酶分子伴侶參與生物大分子的轉(zhuǎn)運(yùn)和定位 有一類分子伴侶屬于熱休克蛋白 (HSP）。這種蛋白是1962年Ritossa在研究果蠅唾腺染色體時(shí)首先發(fā)現(xiàn)的。果蠅一般在25正常生長(zhǎng)，當(dāng)外界溫度升至3040時(shí)，果蠅體內(nèi)產(chǎn)生較多的HSP。后來(lái)又在酵母、玉米、大豆、大腸桿菌等中發(fā)現(xiàn)。當(dāng)外界溫度高出正常生長(zhǎng)溫度1015，HSP大量誘生。近年來(lái)的研究表明在正常生長(zhǎng)條件下，這類HSP仍少量存在。進(jìn)一步研究才知正常生理?xiàng)l件下，HSP對(duì)蛋白跨膜運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)折疊也有重要作用。修復(fù)熱變性蛋白參與蛋白運(yùn)送 在蛋白跨膜運(yùn)送過(guò)程中，也有分子伴侶的參與。核糖體上新合成的多肽在定向跨膜運(yùn)送到不同細(xì)胞器時(shí)，要維持非折疊狀態(tài)。分子伴

4、侶Hsp70家族在蛋白移位中就能打開(kāi)前體蛋白的折疊，這時(shí)跨膜蛋白疏水基團(tuán)外露，分子伴侶能夠識(shí)別并與之結(jié)合，保護(hù)疏水面，防止相互作用而凝聚，直至跨膜運(yùn)送開(kāi)始?？缒み\(yùn)送后，分子伴侶又參與重折疊與組裝過(guò)程。分子伴侶的作用機(jī)理1、B ip 是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔內(nèi)的分子伴侶, 用一種affinity panning 的方法檢查B ip 與隨機(jī)序列的十二肽結(jié)合的特異性, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)Hy2(W X ) 2Hy2X2Hy2X2Hy motif 與B ip j 結(jié)合最強(qiáng), Hy 最多的是, T rp、L eu、Phe, 即較大的疏水殘基。一般來(lái)說(shuō), 2- 4 個(gè)疏水殘基就足夠進(jìn)行結(jié)合。 2、分子伴侶常常以多聚體形式而形成

5、中心空洞的結(jié)構(gòu), 用電子顯微鏡已經(jīng)觀察到由二層圓面包圈組成的十四體GroEL 分子和一個(gè)一層圓面包圈的七體GroES 分子協(xié)同作用形成中空的非對(duì)稱籠狀結(jié)構(gòu)(cage model) , 該二層圓面包圈形組成的十四體GroEL 分子只有一個(gè)或若干個(gè)部位能夠與疏水殘基結(jié)合, 而其余部位起識(shí)別作用。分子伴侶的作用免疫保護(hù)分子伴侶不僅是胞內(nèi)蛋白折疊、組裝與轉(zhuǎn)運(yùn)的幫助蛋白，更令人驚奇的是它還可以成為感染性疾病中的免疫優(yōu)勢(shì)抗原，激發(fā)宿主體內(nèi)的體液免疫反應(yīng)和T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫反應(yīng)，證實(shí)在細(xì)菌或寄生蟲感染中具有免疫保護(hù)作用。生理情況下，誘導(dǎo)熱休克蛋白Hsp70等的過(guò)度表達(dá)，能使機(jī)體具有更高的缺血耐受能力，減少

6、急性成人呼吸窘迫癥造成的器官損害（Currie 1993）免疫原性病原體結(jié)合的分子伴侶免疫原性很強(qiáng)，在宿主體內(nèi)能誘發(fā)產(chǎn)生某些免疫疾病，如結(jié)核，Ieprosy，Legionnaires病，Iyme病，Q熱（Q fever）等（Schoel 1994）。而分子伴侶本身的變化，如cpn10的表達(dá)水平下降，可能與全身性致命性線粒體疾病（Agsteribbe 1993）有關(guān)。因而，對(duì)分子伴侶在各種病理現(xiàn)象中的作用的研究是非常必要的。分子伴侶的特征1、分子伴侶對(duì)靶蛋白沒(méi)有高度專一性，同一分子伴侶可以促進(jìn)多種氨基酸序列完全不同的多肽鏈折疊成為空間結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能都不相關(guān)的蛋白質(zhì)。 2、它的催化效率很低。行使

7、功能需要水解ATP，以改變其構(gòu) 象，釋放底物，進(jìn)行再循環(huán)4、多能性（脅迫保護(hù)防止交聯(lián)聚沉，轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和復(fù)制，組裝細(xì)胞骨架）。5、 進(jìn)化保守性 3、它和肽鏈折疊的關(guān)系，是阻止錯(cuò)誤折疊，而不是促進(jìn)正確折疊分子伴侶的應(yīng)用它可以成為腫瘤或感染性疾病中的免疫優(yōu)勢(shì)抗原 激發(fā)宿主的免疫反應(yīng)。腫瘤組織中提取的Grp 94 (Hsp 90) pep t ide 復(fù)合物可激活攜帶該腫瘤的個(gè)體的CD8+ 細(xì)胞毒性T 細(xì)胞, 而產(chǎn)生抑瘤作用。其具體作用機(jī)制尤其是抗原遞呈加工過(guò)程尚未明了。但應(yīng)用前景廣泛, 可作為腫瘤疫苗而進(jìn)行免疫治療Hsp70 的高表達(dá)可增強(qiáng)細(xì)胞有缺血耐受性, 這提供了一預(yù)防和治療缺血性的心肌損傷和腦中風(fēng)的新思路。還有研究者用亞致死量的熱休克來(lái)提高器官移植的存活率, 也是基