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Da sie in der Zelle synthetisiert werden, falten sich die meisten Proteine nicht spontan in ihre natürliche Konformation, sondern benötigen eine spezielle Klasse von Proteinen, die Chaperone, um sie zu falten.
Von den verschiedenen Arten von molekularen Chaperonen, die in Prokaryoten und Eukaryoten vorkommen, sind die beiden Hauptfamilien die Hitzeschockproteine hsp70 und hsp60.
In einem korrekt gefalteten Protein sind hydrophobe Flecken im Inneren vergraben.
In fehlgefalteten Proteinen sind hydrophobe Flecken freigelegt. Solche Flecken auf verschiedenen Proteinmolekülen können sich aneinander binden, was zu einer irreversiblen Proteinaggregation führt.
Chaperone erkennen diese freiliegenden hydrophoben Flecken und verhindern die Proteinaggregation, wodurch die Faltung der Proteine erleichtert wird.
Die hsp70-Maschinerie wirkt oft, bevor das Protein das Ribosom verlässt, wobei jedes ATP-gebundene Monomer einen kleinen Abschnitt hydrophober Aminosäuren auf der Oberfläche eines Proteins erkennt.
Eine Reihe kleinerer hsp40-Proteine interagiert mit diesem Komplex und löst die ATP-Hydrolyse aus. Infolgedessen kommen Teile von hsp70 wie Kiefer zusammen und schließen das entfaltete Protein im Inneren ein.
Als nächstes bindet ATP den Komplex erneut, induziert die Dissoziation von hsp70 und setzt das gebundene Polypeptid frei, wodurch es die Möglichkeit hat, sich wieder zu falten. Wenn die Faltung nicht schnell genug erfolgt, kann das Polypeptid erneut binden, und der Vorgang wird wiederholt, bis das Protein in seine native Konformation gefaltet ist.
Alternativ kann ein vollständig synthetisiertes und teilweise gefaltetes Polypeptid an ein Chaperonin abgegeben werden.
Chaperonine sind große, tonnenförmige Proteinkomplexe, die eine isolierte Kammer für die Proteinfaltung bieten, wobei jeweils eine Hälfte des symmetrischen Zylinders auf ein Client-Protein wirkt.
In E. coli wird das Chaperonin-System GroEL/GroES genannt, während sein eukaryotisches Analogon Hsp60 genannt wird.
Ein fehlgefaltetes Protein wird durch hydrophobe Wechselwirkungen mit der freiliegenden Oberfläche der Öffnung eingefangen. Diese anfängliche Bindung hilft oft, ein falsch gefaltetes Protein zu entfalten.
Sobald sich das Protein im Inneren befindet, versiegelt die ATP-Bindung die Kammer mit einer Kappe.
Das Innere der Kammer ist mit hydrophilen Oberflächen ausgekleidet, auf denen sich das Protein isoliert falten kann.
Die ATP-Hydrolyse schwächt die Bindung der Kappe und die Bindung zusätzlicher ATP-Moleküle stößt die Kappe aus.
Das Substratprotein, ob gefaltet oder nicht, wird aus der Kammer freigesetzt.
Die native Konformation eines Proteins entsteht durch Interaktionen zwischen den Seitenketten seiner Aminosäuren. Wenn die Aminosäuren diese Interakti…
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