Moleküler Şaperonlar ve Protein Katlanması

Çoğu protein hücrede sentezlendiğinde, kendiliğinden doğal konformasyonuna katlanmaz;katlanmaları için şaperon adı verilen özel bir protein sınıfına ihtiyaç duyar. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda bulunan birçok moleküler şaperon türünden iki büyük aile, ısı şoku proteinleri Hsp70 ve Hsp60’tır. Doğru şekilde katlanmış bir proteinde, hidrofobik parçalar iç kısma gömülür.Yanlış katlanmış proteinlerde hidrofobik parçalar açığa çıkmıştır. Farklı protein molekülleri üzerindeki bu tip parçalar, birbirine bağlanarak geri dönüşümsüz protein kümelenmesine yol açar. Şaperonlar, bu açıkta kalmış hidrofobik parçaları tanır ve proteinlerin katlanmasını sağlayarak protein kümelenmesini önler.Hsp70 mekanizması genellikle protein ribozomdan ayrılmadan önce harekete geçer ve her ATP’ye bağlı monomer, bir protein yüzeyindeki hidrofobik amino asitlerden oluşan küçük bölgeleri tanır. Bir grup daha küçük Hsp40 proteini bu kompleks ile etkileşime girer ve ATP hidrolizini tetikler. Sonuç olarak, Hsp70’in parçaları, bir çene gibi bir araya gelerek katlanmamış proteini içeride hapseder.Daha sonra, ATP tekrar kompleksi bağlar;Hsp70’in ayrılmasına neden olur ve bağlı polipeptidi serbest bırakarak yeniden katlanması için bir şans verir. Katlanma yeterince hızlı gerçekleşmezse, polipeptid tekrar bağlanabilir. Protein kendi doğal konformasyonuna katlanana kadar bu işlem tekrarlanır.Alternatif olarak, tamamen sentezlenmiş ve kısmen katlanmış bir polipeptid, bir şaperon proteine teslim edilebilir. Şaperoninler protein katlama için izole bir ortam sağlayan, varil şeklinde protein kompleksleridir;simetrik varilin yarısı, bir seferde bir müşteri protein üzerinde çalışır. Koli basilinde şaperonin sistemine GroEL/GroES, ökaryotik analoguna ise Hsp60 denir.Yanlış katlanmış bir protein, boşluğun açıkta kalan yüzeyiyle hidrofobik etkileşimler sayesinde yakalanır. Bu ilk bağlanma, yanlış katlanmış bir proteinin katlarını açmaya yardımcı olur. Protein içeri girdikten sonra, ATP bağlama odacığı bir kapakla kapatılır.Odacığın içi, proteinin izolasyon içinde katlanabileceği hidrofilik yüzeylerle kaplıdır. ATP hidrolizi, kapağın bağlanmasını zayıflatır. Ve ek ATP moleküllerinin bağlanması kapağı dışarı atar.Katlanmış olsun ya da olmasın, substrat proteini odacıktan serbest kalır.