9.8: 分子シャペロンとタンパク質フォールディング

ほとんどのタンパク質は細胞内で合成されるため、自然に折り畳まれて本来のコンフォメーションになるのではなく、折り畳みを助けるためにシャペロンと呼ばれる特別な種類のタンパク質が必要です。

原核生物と真核生物に見られるいくつかのタイプの分子シャペロンのうち、2つの主要なファミリーは熱ショックタンパク質であるhsp70とhsp60です。

正しく折りたたまれたタンパク質では、疎水性のパッチが内部に埋もれています。

ミスフォールドタンパク質では、疎水性パッチが露出します。異なるタンパク質分子上のこのようなパッチは互いに結合し、不可逆的なタンパク質凝集につながる可能性があります。

シャペロンは、これらの露出した疎水性パッチを認識し、タンパク質の凝集を防ぎ、タンパク質の折り畳みを促進します。

hsp70機構は、タンパク質がリボソームを離れる前に作用することが多く、各ATP結合モノマーはタンパク質の表面上の疎水性アミノ酸の小さなストレッチを認識します。

より小さなhsp40タンパク質のセットがこの複合体と相互作用し、ATP加水分解を引き起こします。その結果、hsp70の一部が顎のように集まり、折りたたまれたタンパク質を内部に閉じ込めます。

次に、ATPは複合体に再び結合し、hsp70の解離を誘導し、結合したポリペプチドを放出して、再フォールディングの機会を与えます。フォールディングが十分に迅速に起こらない場合、ポリペプチドは再び結合する可能性があり、タンパク質がその天然のコンフォメーションに折り畳まれるまでこのプロセスが繰り返されます。

あるいは、完全に合成され、部分的に折り畳まれたポリペプチドをシャペロニンに送達してもよい。

シャペロニンは、タンパク質のフォールディングのための分離されたチャンバーを提供する大きなバレル型のタンパク質複合体であり、対称バレルの半分が一度にクライアントタンパク質に対して動作します。

大腸菌では、シャペロニン系はGroEL/GroESと呼ばれ、その真核生物の類似体はHsp60と呼ばれます。

ミスフォールドされたタンパク質は、開口部の露出表面との疎水性相互作用によって捕捉されます。この最初の結合は、多くの場合、誤って折りたたまれたタンパク質を解くのに役立ちます。

タンパク質が内部に入ると、ATP結合によりチャンバーがキャップでシールされます。

チャンバーの内部には親水性の表面が敷かれており、タンパク質は単独で折り畳まれます。

ATP加水分解はキャップの結合を弱め、追加のATP分子の結合はキャップを排出します。

基質タンパク質は、折り畳まれているかどうかにかかわらず、チャンバーから放出されます。