最新分子伴侣chaperone教学讲义PPT课件.ppt

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1、分子伴侣chaperone目录分子伴侣的作用机制分子伴侣在蛋白质合成中的作用分子伴侣Hsp90的结构与功能Ellis等提出的分子伴侣基本概念：在蛋白质折叠和组装过程中，分子伴侣防止多肽链内或链间因疏水等相互作用表面瞬间暴露而形成错误结构，并且还可以破坏已经形成的错误结构。分子伴侣本身不是折叠或组装产物的一部分。近来关于识别机制的研究有较大的进展。BiP(Bindingprotein,Hsp70家族)是内质网管腔内的分子伴侣，用一种亲和淘选（affinitypanning）的方法检查BiP与随机序列

2、生成的十二肽结合的特异性，结果发现，Hy-（W/Y）-Hy-X-Hy-X-Hy区与BiP结合最强，Hy最多的是Trp色氨酸、Leu亮氨酸、Phe苯丙氨酸,即较大的疏水残基。一般来说，2-4个疏水残基就足够进行结合，还有一种比较普遍的说法是分子伴侣能识别所谓的熔球体。另一方面，分子伴侣本身与肽结合部分的结构分析最近也有些进展。例如，PapD的晶体结构表面，多肽结合在它的β-sheet区；GroEL中，约40kDa的153-531结构域是核苷酸的结合区。分子伴侣作用的第二步是与靶蛋白形成复合物。非常盛

3、行的一种模型认为分子伴侣常常以多聚合体形式而形成中心空洞的结构，用电子显微镜已经观察到由双层的圆面包圈形组成的十四体GroEL分子和一个单层圆面包圈的七体GroEL分子协同作用形成中空的非对称笼形结构，推测靶蛋白可以在与周围环境隔离的中间空腔内，不受干扰的进一步折叠。不久前发现如果去除GroEL的一个亚基，甚至在其N-端去除78个氨基酸残基的50kDa片段，已经不能在组装成十四体结构后，仍具有确定的分子伴侣功能。由此可以推测，环状分子伴侣并非每个部位都是有效的结合部分，而是只有在若干部位进行有效的

4、结合，而其余部位起识别作用。就像一个探测器一样，整个十四体GroEL分子以圈层或笼状结构“包裹”在多肽链的主链上，以旋进方式在多肽链的链体上运动。一旦环状多聚体的某一识别部位发现疏水结构或所谓的熔球体结构等新生肽链折叠过程中暂时暴露的错误结构，经信号转导，多聚体的结合部位便与之结合，生成复合物，抑制不正确的折叠。分子伴侣的分类及分布分子伴侣蛋白可以根据分子大小、功能或分布进行分类。最常应用相对分子质量进行分类，主要包括以下几种：①Hsp8家族（包括泛素等）;②GroEL和相应的Hsp10家族；③小

5、分子伴侣（smallheatshockprotein,sHsp,包括Hsp25、Hsp27、Hsp32等）；④DnaJ和Hsp40；⑤Hsp47或胶原伴侣蛋白（collagein）;⑥肽链脯氨酸（顺反）异构酶；⑦蛋白质二硫键异构酶proteindisulfideisomerases,PDI）;⑧GroEL和Hsp60家族；⑨参与形成折叠体的DnaK和Hsp70家族；⑩Hsp90及其同源体；⑪Hsp100和Hsp110家族。分子伴侣在蛋白质合成中的作用分子伴侣能够通过促进新生肽链的正确折叠和维持这种

6、折叠状态，在调节细胞生长、分化和存活中发挥重要作用。同时，它还具有免疫学作用，并与某些疾病的发生发展有关，在生物工程中也初步显露出它的应用前景。1.分子伴侣参与生物机体的应激反应分子伴侣中除少数成员外，大部分均可被高温或低温以及乙醇、亚砷酸盐、重金属盐等诱导合成，它们使生物体逆境耐受力大大增强。例如大肠埃希菌在42℃条件下预处理5min将明显提高其在50℃的存活率；而大肠埃希菌中如果DnaK基因缺失严重，将会降低细胞在30℃下生长速度，在40℃细胞生长则完全被抑制。另外，将人类的Hsp70基因转化

7、到鼠细胞或者猴细胞，其耐热能力明显提高。通过免疫荧光标记法确定真核生物的Hsp70主要集中在膜、核质和核仁中，在酵母细胞提取液中纯化的Hsp70可以修复因热诱导被破坏的核功能。可见，分子伴侣在热应激反应中的作用首先是回复细胞转录和翻译的机能。2.分子伴侣在蛋白折叠中的作用在新生肽链的一边合成一边折叠的过程中，或在变性蛋白复性过程中，会形成一些折叠中间体，而折叠过程是一个通过折叠中间体的正确途径与错误途径相互竞争的过程。分子伴侣的功能就是在竞争中帮助正确折叠途径，从而提高蛋白质的合成效率。3.分子伴

8、侣参与生物大分子的转运和定位分子伴侣与新生肽链结合，阻止新生肽链折叠成非天然构象或聚集，使新生肽保持能够跨膜转运出去的分子构象，即不折叠或部分折叠，并且不被细胞内蛋白酶水解，利于跨膜转运。Hsp家族能结合胞液中未折叠的蛋白，并帮助其输入到线粒体和叶绿体中。如在线粒体一些蛋白质的转运过程中，分子伴侣能解开细胞质内前体蛋白折叠的结构域，并牵拉多肽链穿膜而过，水解ATP所释放的能量用以帮助解折叠及跨膜完成后蛋白质与分子伴侣复合物的分离。线粒体基质Hsp70（mHsp70）可与已进入线粒体