Білок Hsp70 (англ. 70 kilodalton heat shock proteins) — група консервативних убікватарних білків теплового шоку. Білки з аналогічною структурою існують практично у всіх живих організмах. Є важливою механічною частиною для згортання білка і допомагають захистити клітину від стресу.[1][2]

Hsp70
PDB 3hsc EBI.jpg
Ідентифікатори
Символ HSP70
Інші символи HSX70
Entrez 3308
PDB 2LMG
UniProt P0DMV8
Інша інформація

Історія відкриттяРедагувати

Сімейство Hsp70 легко активується в процесі теплового стресу і токсичних хімічних речовин, зокрема, для важких металів, таких як миш'як, мідь, ртуть та ін. Hsp70 був спочатку виявлений Ф. М. Рітоссою в 1960, коли працівник лабораторії випадково збільшив температуру інкубації дрозофіли (плодова мушка). При розгляді хромосоми вчені виявили пуффи. Це вказувало на підвищену транскрипцію генів невідомого білка.[3][4] Це було пізніше описано як «сигнал теплового шоку», а білки стали називатися «білки теплового шоку» (англ. Heat Shock Proteins, Hsps)

СтруктураРедагувати

 
Hsp70 (PDB бази даних 2KHO). Зліва домен НКДА, який може зв'язуватися з АТФ і АДФ. У правому нижньому куті — жолоб субстрат зв'язуючого домену. У правому верхньому куті знаходиться «кришка» домену. (α -спіралі показані червоним кольором. β-нитки показані зеленим кольором).)

Білки Hsp70 мають 3 функціональні області:

  • N-кінцевий домен АТФази (англ. N-terminus) — знаходиться на N-кінці та пов'язує АТФ (аденозинтрифосфат) і гідролізує його АДФ (аденозиндифосфат). НКДА складається з двох часток з глибокою щілиною між ними, в нижній частині якого зв'язуються нуклеотиди (АТФ і АДФ). Обмін АТФ і АДФ призводить до конформаційних змін в двох інших доменах.
  • Субстрат зв'язуючий домен — домен, який складається з 25 кДа β-листа субдомена і 10 кДа спірального субдомена. Субдомен β-листа складається з скручених β-листів з виступаючими вгору петлями, як типовий β-барель, який оточує пептидну основу субстрату. ССД містить жолоб зі спорідненістю для нейтральних гідрофобних амінокислотних залишків. Жолоб має достатню довжину до семи залишків, щоб взаємодіяти з пептидами.
  • С-кінцевий домен — домен, який багатий на альфа-спіральну структуру діє як «кришка» для субстрат зв'язувального домену. Спіральний субдомен складається з п'яти спіралей: з двох спіралей, які стабілізують його внутрішню структуру, і кріпляться з двох сторін субдомену β-листа. Крім того, одна з спіралей утворює сольовий місток і кілька водневих зв'язків зовнішніх петель, тим самим закриваючи кишеню ССД, як кришкою. Три спіралі в цій області утворюють іншу гідрофобную серцевину, яка може служити стабілізатором «кришки». Коли білок Hsp70 пов'язаний з АТФ, то кришка відкрита, і пептиди зв'язуються і звільняються відносно швидко. Коли ж білок Hsp70 пов'язаний з АДФ, тоді кришка закрита, і пептиди тісно пов'язані з ССД.[5]

РегуляціяРедагувати

Hsp70, як правило, знаходиться в стані зв'язку з АТФ, у разі, якщо немає взаємодії з субстратом пептиду. Hsp70 по собі характеризується дуже слабкою АТФазною активністю, такою, що спонтанний гідроліз не відбуватиметься протягом довгого часу. Коли знову синтезовані білки виходять з рибосом, субстрат-зв'язуючий домен Hsp70 розпізнає послідовності гідрофобних амінокислотних залишків, і взаємодіє з ними. Ця спонтанна взаємодія має оборотній характер, і в АТФ зв'язаному стані Hsp70 може відносно вільно зв'язувати і вивільняти пептиди. Тим не менш, присутність пептиду в сполучному домені стимулює активність АТФази Hsp70, збільшуючи його швидкість гідролізу АТФ.

Коли АТФ гідролізується до АДФ зв'язувальна кишеня Hsp70 закривається, міцно стримуючи його в пастці пептидного ланцюга. Крім того, прискорює гідроліз АТФ так званий J-домен шаперони: в першу чергу Hsp40 еукаріот, і DnaJ у прокаріотів. Ці шаперони різко підвищують АТФазну активність Hsp70 у присутності взаємодіючих пептидів. Міцно пов'язаний з частково синтезованими пептидними послідовностями (неповними білками), Hsp70 запобігає їх від злипання і від відмови функціонування. Після того, як весь білок синтезується, нуклеотид-обмінний фактор (BAG-1 і HspBP1 серед тих, які були визначені) стимулює вивільнення АДФ і зв'язування нового АТФ, відкриваючи зв'язуючу кишеню. Білок може самостійно складатися сам, або бути переданим іншим шаперонам для подальшої обробки.

Hsp70 також допомагає при трансмембранному транспорті білків, стабілізуючи їх у частково складеному стані. Hsp70 білки можуть діяти так, щоб захистити клітини від теплового або окисного стресу. Ці стреси, зазвичай, впливають негативно на білки, в результаті чого, можливе часткове перетворення і агрегування. Клітини, тимчасово пов'язані з гідрофобними залишками, піддаються стресу, Hsp70 допомагає цим частково денатурованим білкам запобігти агрегування, і дає їм можливість повторно згортатися.

РакРедагувати

HSP 70 гіперекспресується в злоякісній меланомі[6] і пригнічується при нирково-клітинній карциномі.[7][8]

Родина білківРедагувати

Нижче приведена таблиця списку генів людини Hsp70 і їхні відповідні білки:[9]

Ген Білок Синоніми Субклітинне

розташування

HSPA1A Hsp70 HSP70-1, Hsp72 Ядро клітини/Цитоплазма
HSPA1B Hsp70 HSP70-2 Ядро/Цитоплазма
HSPA1L Hsp70 ?
HSPA2 Hsp70-2 ?
HSPA4 Hsp70-4 ?
HSPA4L Hsp70-4L ?
HSPA5 Hsp70-5 BiP/Grp78 ЕПР
HSPA6 Hsp70-6 ?
HSPA7 Hsp70-7 ?
HSPA8 Hsp70-8 Hsc70 Nuc/Cyto
HSPA9 Hsp70-9 Grp75/mtHsp70 Мітохондрія
HSPA12A Hsp70-12a ?
HSPA14 Hsp70-14 ?

ПриміткиРедагувати

  1. Flaherty KM, DeLuca-Flaherty C, McKay DB (August 1990). «Three-dimensional structure of the ATPase fragment of a 70K heat-shock cognate protein». Nature 346 (6285): 623-8. doi:10.1038/346623a0. PMID 2143562.
  2. Tavaria M, Gabriele T, Kola I, Anderson RL (April 1996). «A hitchhiker's guide to the human Hsp70 family». Cell Stress Chaperones 1 (1): 23-8. doi:10.1379/1466-1268(1996)001<0023:AHSGTT>2.3.CO;2. PMC 313013. PMID 9222585.
  3. Ritossa F (1962). «A new puffing pattern induced by temperature shock and DNP in drosophila». Cellular and Molecular Life Sciences (CMLS) 18 (12): 571—573. doi:10.1007/BF02172188
  4. Ritossa F (June 1996). «Discovery of the heat shock response». Cell Stress Chaperones 1 (2): 97-8. doi:10.1379/1466-1268(1996)001<0097:DOTHSR>2.3.CO;2. PMC 248460. PMID 9222594
  5. Mayer M P (2010). «Gymnastics of Molecular Chaperones». Cell 39: 321—331. doi:10.1016/j.molcel.2010.07.012
  6. Ricaniadis N, Kataki A, Agnantis N, Androulakis G, Karakousis CP (February 2001). «Long-term prognostic significance of HSP-70, c-myc and HLA-DR expression in patients with malignant melanoma». Eur J Surg Oncol 27 (1): 88-93. doi:10.1053/ejso.1999.1018. PMID 11237497
  7. Ramp U, Mahotka C, Heikaus S, Shibata T, Grimm MO, Willers R, Gabbert HE (October 2007). «Expression of heat shock protein 70 in renal cell carcinoma and its relation to tumor progression and prognosis». Histol. Histopathol. 22 (10): 1099—107. PMID 17616937
  8. «Heat shock proteins and cancer». HealthValue. Retrieved 2009-05-26
  9. Tavaria M, Gabriele T, Kola I, Anderson RL (April 1996). «A hitchhiker's guide to the human Hsp70 family». Cell Stress Chaperones 1 (1): 23-8. doi:10.1379/1466-1268(1996)001<0023:AHSGTT>2.3.CO;2. PMC 313013. PMID 9222585