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9.8:

Chaperonas Moleculares e Enovelamento de Proteínas

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Molecular Biology
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Molecular Chaperones and Protein Folding

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EBVTT Como são sintetizados na célula, a maioria das proteínas não dobra espontaneamente em sua conformação nativa, mas requerem uma classe especial de proteínas chamadas chaperonas para ajudá-las a dobrá-las. Dos vários tipos de chaperonas moleculares encontradas em procariotas e eucariotas, as duas famílias principais são as proteínas de choque de calor Hsp70 e Hsp60. Em uma proteína corretamente dobrada, remendos hidrófobos estão enterrados no interior.Em proteínas mal dobradas, remendos hidrófobos são expostos. Tais patches em diferentes moléculas da proteína podem ligar-se a umas às outras, levando a uma agregação irreversível de proteínas. As chaperonas reconhecem estes patches hidrófobos expostos e previnem a agregação proteica, facilitando o dobramento das proteínas.A maquinaria de Hsp70 age frequentemente antes que a proteína deixe o ribossoma, com cada monômero ligado de ATP reconhecendo um estiramento pequeno dos aminoácidos hidrófobos em uma superfície 00:01:05.630 00:07.070:01 da proteína. Um conjunto de proteínas menores Hsp40 interage com este complexo e desencadeia a hidrólise ATP. Como resultado, partes de Hsp70 se juntam como mandíbulas, aprisionando a proteína estendida dentro.Em seguida, ATP liga o complexo novamente, induzindo a dissociação de Hsp70 e liberando o polipeptídeo ligado, permitindo-lhe uma chance de redobrar. Se a dobra não ocorrer rapidamente o bastante, o polipeptídeo pode se ligar outra vez. E o processo é repetido até que a proteína seja dobrada em sua conformação nativa.Alternativamente, um polipeptídeo totalmente sintetizado e parcialmente dobrado pode ser entregue a uma chaperonina. As chaperoninas são grandes complexos de proteína em forma de barril que fornecem uma câmara isolada para a dobra de proteína, com uma metade do canhão simétrico operando em uma proteína cliente de cada vez. Nas E.coli, o sistema de chaperonina é chamado GroEL/GroES, enquanto seu análogo eucariótico é chamado Hsp60.Uma proteína mal dobrada é capturada por interações hidrófobas coma superfície exposta da abertura. Esta ligação inicial ajuda frequentemente a desdobrar uma proteína mal dobrada, uma vez que a proteína está dentro, a ligação do ATP sela a câmara com uma tampa. O interior da câmara é forrado com superfícies hidrofílicas, onde a proteína pode dobrar no isolamento.A hidrólise do ATP enfraquece a ligação da PAC. E a ligação de moléculas ATP adicionais ejeta a tampa. A proteína do substrato, dobrada ou não, é liberada da câmara.

9.8:

Chaperonas Moleculares e Enovelamento de Proteínas

A conformação nativa de uma proteína é formada por interações entre as cadeias laterais dos seus aminoácidos constituintes. Quando os aminoácidos não podem formar essas interações, a proteína não se pode dobrar por si mesma e precisa de chaperonas. Notavelmente, as chaperonas não transmitem nenhuma informação adicional necessária para o enovelamento dos polipeptídeos; a conformação nativa de uma proteína é determinada unicamente pela sua sequência de aminoácidos. As chaperonas catalisam o enovelamento da proteína sem fazerem parte da proteína dobrada.

Os polipeptídeos desdobrados ou parcialmente dobrados, que são frequentemente intermediários na via de enovelamento, são estabilizados por chaperonas, levando ao estado final corretamente dobrado. Sem chaperonas, os polipeptídeos desdobrados ou parcialmente dobrados podem dobrar erradamente ou formar agregados insolúveis. Isto é particularmente observado em proteínas nas quais o C-terminal ou carboxi é necessário para a dobragem correta do N-terminal ou amino. Nesses casos, uma chaperona pode ligar-se e estabilizar a parte N-terminal do polipeptídeo em uma conformação desdobrada até que o resto da cadeia peptídica seja sintetizada e toda a proteína possa dobrar corretamente.

As chaperonas também podem estabilizar cadeias polipeptídicas desdobradas, à medida que são transportadas para organelos subcelulares. Por exemplo, durante a transferência de proteínas para as mitocôndrias do citosol, é mais fácil para conformações parcialmente desdobradas serem transportadas através da membrana mitocondrial. Durante o transporte, os polipeptídeos parcialmente desdobrados são estabilizados por chaperonas.

Além disso, as chaperonas desempenham um papel importante na montagem de proteínas que têm uma estrutura complexa, como as proteínas com múltiplas subunidades. Estas proteínas incluem várias cadeias polipeptídicas, cada uma das quais precisa ser dobrada corretamente e depois montada de forma específica. Nos processos envolvidos, as chaperonas ajudam no enovelamento da proteína e na estabilização de componentes não associados quando outras partes da proteína estão a ser montadas.

Suggested Reading

  1. Cooper GM. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Protein Folding and Processing. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9843/