蛋白质分子伴侣定义及运用.docx

分子伴侣是一种引导蛋白质正确折叠的蛋白质当蛋白质折叠时，它们能保护蛋白质 分子免受其它蛋白质的干扰很多分子伴侣属于热休克蛋白（例如HSP-60），它们在细胞 受热时大量合成热激可导致蛋白质稳定性降低，增加错误折叠的几率，因此在受到热刺 激时，细胞中的蛋白质需要更多热休克蛋白的帮助目录1基本简介分子伴侣是细胞中一大类蛋白质，是由不相关的蛋白质组成的一个家系，它们介导其 它蛋白质的正确装配，但自己不成为最后功能结构中的组分分子伴侣的概念有三个特点① 凡具有这种功能的蛋白，都称为分子伴侣，尽管是完全不同的蛋白质② 作用机理是不清楚的，故用了''介导〃二字，以含糊其辞,''帮助〃二字可理解为：通过催 化的或非催化的方式，加速或减缓组装的过程，传递组装所需要的空间信息，也可能抑制 组装过程中不正确的副反应③ 分子伴侣一定不是最终组装完成的结构的组成部分，但不一定是一个分离的实体 如一些蛋白水解酶的前序列，以及一些核糖核蛋白体的加工前的部分，若具分子伴侣的作 用，也称为分子伴侣组装的涵意比较广，主要指:帮助新生肽的折叠、帮助新生肽成熟为 活性蛋白、帮助蛋白质跨膜定位、亚基组装等2发现历程他将细胞核内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素称为分子伴侣。

根据Ellis 的定义，这一概念延伸为''一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内 帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质 结构执行功能时的组份〃热休克蛋白就是一大类分子伴侣1987年，Ikemura发现枯草 杆菌素的折叠需要前肽的帮助这类前肽常位于信号肽与成熟多肽之间，在蛋白质合成过 程中与其介导的蛋白质多肽链是一前一后合成出来的，并以共价键相连接，是成熟多肽正 确折叠所必需的，成熟多肽完成折叠后即通过水解作用与前肽脱离Shinde和Inouye将 这类前肽称为分子内伴侣3基本特点① 凡具有这种功能的蛋白，都称为分子伴侣，尽管是完全不同的蛋白质② 作用机理是不清楚的，故用了''介导〃二字，以含糊其辞,''帮助〃二字可理解为：通过催 化的或非催化的方式，加速或减缓组装的过程，传递组装所需要的空间信息，也可能抑制 组装过程中不正确的副反应③ 分子伴侣一定不是最终组装完成的结构的组成部分，但不一定是一个分离的实体 如一些蛋白水解酶的前序列，以及一些核糖核蛋白体的加工前的部分，若具分子伴侣的作 用，也称为分子伴侣组装的涵意比较广，主要指:帮助新生肽的折叠、帮助新生肽成熟为 活性蛋白、帮助蛋白质跨膜定位、亚基组装等。

4基本类型4.1类型伴侣素家族Cpn家族是具有独特的双层7-9元环状结构的寡聚蛋白，它们以依赖ATP的方式促 进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠Cpns又分为两组：GroEL(Hsp60)家族和TriC家 族GroEL型的Cpns存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由双层7个亚基组成的圆环组 成，每个亚基分子量约为60Ku它们在体内与一种辅助因子，如E. coli中的GroES，协 同作用以帮助蛋白折叠除了叶绿体中的类似物外，这些蛋白是应急反应诱导的人们对 GroEL和GroES的结构、功能及其作用机制做了十分详尽的研究TRiC型(TCP-1环状 复合物)存在于古细菌和真核细胞质中，由双层8或9元环组成，亚基分子量约为55K , 与小鼠中TCP-1尾复合蛋白(TCP-1 tail complex protein )有同源性这种Cpn没有类 似GroES的辅助因子，而且只有古细菌中的成员有应急诱导性；4.2应激蛋白70家族应激蛋白70家族又称为热休克蛋白70家族(Hsp70 family )，是一类分子量约 70Ku的高度保守的ATP酶，广泛地存在于原核和真核细胞中，包括大肠杆菌胞浆中的 DnaK/ Dna分子伴侣J，高等生物内质网中的Bip、Hsc1、Hsc 2、Hsc 4或Hsc70， 胞浆中的Hsp70、Hsp68和Ssal4p，线粒体中的Ssclp、Hsp70等。

在细胞应急和非应 急条件下的蛋白质代谢，如蛋白质的从头折叠(de novo protein folding)、跨膜运输、错 误折叠多肽的降解及其调控过程中有重要的作用在体内，Hsp70家族成员的主要功能是 以ATP依赖的方式结合未折叠多肽链的疏水区以稳定蛋白质的未折叠状态，再通过有控制 的释放帮助其折叠4.3应激蛋白90家族分子伴侣即热休克蛋白90家族(Hsp90 family ),分子量在90Ku左右，包括大肠杆菌胞浆中的HtpG，酵母胞浆中的Hsp83与Hsc83，果 蝇胞浆中的Hsp83，以及哺乳类胞浆中的Hsp90与内质网中的Grp94( Erp90或内质网 素endoplasmin )等Hsp 90可以与胞浆中的类固醇激素受体结合，封闭受体的DNA结 合域，阻碍其对基因转录调控区的激活作用，使之保持在天然的非活性状态，但Hsp90的 结合也使受体保持着对激素配体的高亲和力Hsp90还与Ras信号途径中许多信号分子的 折叠与组装密切相关，主要是Hsp90的结合与解离，介导了这些分子在非活性形式与活性 形式间的转化如转化型 分子伴侣酪氨酸激酶pp60v-src或在一定条件下，从Hsp90等 与之形成的复合物中释放，才能转位至胞膜，行使激酶的活性功能。

Casein(CKII)和el/f- 2a是两种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其中Case in (CKII)与细胞生长和细胞周期有关,el/f- 2a激酶则调节蛋白质合成，两者均可与Hsp90及其他分子伴侣形成复合物除Hsp90以 外，其他分子伴侣如Hsp70,PPIs等都影响了受体分子的激活过程5基本功能5.1参与新生肽链首先，在蛋白合成过程中，伴侣分子能识别与稳定多肽链的部分折叠的构象，从而参 与新生肽链的折叠与装配例如，植物光合作用的关键酉一一二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶 (Rubisco)在合成时，新合成的亚基单体组装成全酶(共8个大亚基、8个小亚基，大亚 基基因组叶绿体编码，小亚基基因组核编码)之前，就有Rubisco结合蛋白(RBP)参与, 实际上就是一种''分子伴侣〃大亚基先与RBP结合，然后与转运进叶绿体的小亚基装配成 完整的全酶抗RBP的抗体阻止新合成的亚基装配成Rubisco类似的还有大肠杆菌中的 ''分子伴侣"GroEL，它与GroEs基因构成Gro操纵子，成为热休克蛋白基因调节因子的重要 组成部分，参与侵入噬菌体衣壳的组装线粒体基质中的HSP60 (单体分子量60KD，但 实际上是十四聚体)参与了 H+-ATP酶F1的B-亚基跨越线粒体膜后与其它亚基间的组装 以及鸟氨酸转氨甲酰酶的折叠与组装。

内质网膜上的“分子伴侣”免疫球蛋白重链结合蛋白(Bip)能促进跨膜输入的蛋白质的组装随着基因工程研究的发展，人们还发现将外源基 因导入大肠杆菌进行表达时，其产物虽具有预定一级结构，但并未形成具生物活性的空间 结构，这提醒人们有必要了解外源基因在原来生物体内表达时是否有分子伴侣的参与？是 哪一类分子伴侣的参与？这些问题的澄清无疑将提高基因工程的效益5.2参与蛋白运送在蛋白跨膜运送过程中，也有分子伴侣的参与核糖体上新合成的多肽在定向跨膜运 送到不同细胞器时，要维持非折叠状态分子伴侣Hsp70家族在蛋白移位中就能打开前体 蛋白的折叠，这时跨膜蛋白疏水基团外露，分子伴侣能够识别并与之结合，保护疏水面， 防止相互作用而凝聚，直至跨膜运送开始跨膜运送后，分子伴侣又参与重折叠与组装过 程5.3修复热变性蛋白另外，特别值得一提的是，有一类分子伴侣属于热休克蛋白（HSP）这种蛋白是1962年Ritossa在研究果蝇唾腺染色体时首先发现的果蝇一般在25°C正常生长，当外界 温度升至30〜40C时，果蝇体内产生较多的HSP后来又在酵母、玉米、大豆、大肠杆菌 等中发现当外界温度高出正常生长温度10〜15C, HSP大量诱生。

近年来的研究表明在 正常生长条件下，这类HSP仍少量存在以前认为HSP功能是机体为应付不良环境产生对 热变性蛋白的修复，进一步研究才知正常生理条件下，HSP对蛋白跨膜运输，结构折叠也 有重要作用上面提及的HSP70、HSP60、GroEL都属于HSP。