분자 샤페론과 단백질 접힘

단백질은 세포에서 합성되기 때문에 대부분의 단백질은 본래의 형태로 저절로 접히지 않고 단백질을 접는 데 도움이 되는 샤페론(chaperone)이라는 특별한 종류의 단백질을 필요로 합니다.

원핵생물과 진핵생물에서 발견되는 여러 유형의 분자 샤페론 중 두 가지 주요 과(family)는 열 충격 단백질인 hsp70과 hsp60입니다.

올바르게 접힌 단백질에서는 소수성 패치가 내부에 묻혀 있습니다.

잘못 접힌 단백질에서는 소수성 패치가 노출됩니다. 서로 다른 단백질 분자에 있는 이러한 패치는 서로 결합하여 돌이킬 수 없는 단백질 응집으로 이어질 수 있습니다.

샤페론은 이러한 노출된 소수성 패치를 인식하고 단백질 응집을 방지하여 단백질의 접힘을 촉진합니다.

hsp70 기계는 단백질이 리보솜을 떠나기 전에 작용하는 경우가 많으며, 각 ATP 결합 단량체는 단백질 표면의 작은 소수성 아미노산을 인식합니다.

더 작은 hsp40 단백질 세트가 이 복합체와 상호 작용하여 ATP 가수분해를 유발합니다. 그 결과, hsp70의 일부분은 턱처럼 뭉쳐서 풀린 단백질을 내부에 가두게 됩니다.

다음으로, ATP는 복합체를 다시 결합하여 hsp70의 해리를 유도하고 결합된 폴리펩티드를 방출하여 다시 접을 수 있는 기회를 제공합니다. 접힘이 충분히 빨리 일어나지 않으면 폴리펩티드가 다시 결합할 수 있으며 단백질이 본래의 형태로 접힐 때까지 이 과정이 반복됩니다.

대안적으로, 완전히 합성되고 부분적으로 접힌 폴리펩티드를 샤페로닌에 전달할 수 있습니다.

샤페로닌은 단백질 접힘을 위한 격리된 챔버를 제공하는 큰 배럴 모양의 단백질 복합체로, 대칭 배럴의 절반이 한 번에 클라이언트 단백질에서 작동합니다.

대장균에서 샤페로닌 시스템은 GroEL/GroES라고 하며, 진핵 아날로그는 Hsp60이라고 합니다.

잘못 접힌 단백질은 개구부의 노출된 표면과의 소수성 상호 작용에 의해 포착됩니다. 이 초기 결합은 종종 잘못 접힌 단백질을 풀도록 도와줍니다.

단백질이 내부로 들어가면 ATP 결합은 챔버를 캡으로 밀봉합니다.

챔버 내부는 단백질이 단독으로 접힐 수 있는 친수성 표면으로 둘러싸여 있습니다.

ATP 가수분해는 캡의 결합을 약화시키고 추가 ATP 분자의 결합은 캡을 배출합니다.

기질 단백질은 접혀 있든 그렇지 않든 챔버에서 방출됩니다.