WikiDer > Шаперонный код - Википедия

Chaperone code - Wikipedia

В код сопровождающего лица относится к посттрансляционные модификации молекулярных шапероны которые контролируют сворачивание белка. Пока генетический код определяет, как ДНК производит белки, а гистоновый код регулирует взаимодействия гистонов с ДНК, код шаперона контролирует, как белки складываются, чтобы произвести функциональную протеом.[1][2]

Код шаперона относится к комбинаторному массиву посттрансляционные модификации (ферменты добавляют к аминокислотам химические модификации, которые изменяют их свойства) - т.е. фосфорилирование, ацетилирование, убиквитинирование, метилированиеи т. д., которые добавляются к молекулярным шаперонам для модуляции их активности. Молекулярные шапероны - это белки, специализирующиеся на сворачивании и разворачивании других клеточных белков, а также на сборке и разборке белковых комплексов. Это очень важно для регуляции белок-белковых взаимодействий и многих клеточных функций. Поскольку посттрансляционные модификации представляют собой метки, которые можно быстро добавлять и удалять, они обеспечивают эффективный механизм для объяснения пластичности, наблюдаемой в организации протеома во время роста и развития клеток.

Концепция шаперонного кода предполагает, что комбинации посттрансляционных модификаций на поверхности шаперонов, включая фосфорилирование, ацетилирование,[1] метилирование,[3] убиквитинирование,[4] контролировать сворачивание / разворачивание белков и сборку / разборку белковых комплексов путем модуляции:

1) шаперон-субстрат близость и специфичность

2) шаперон-АТФаза и, следовательно, ее рефолдинг-активность

3) локализация шаперона

4) шаперон-ко-шаперонное взаимодействие.[5][6]

Уровни кода сопровождающего лица

Код Chaperone невероятно сложен с множеством уровней потенциального регулирования. Исследования шаперонного кода могут включать:

Уровень 1. Понимание роли и регулирования отдельных PTM на одном шапероне.

Уровень 2: Перекрестный разговор разных PTM для одной аминокислоты или между PTM для разных аминокислот (на одном шапероне)

Уровень 3. Понимание того, почему паралоги-шапероны имеют разные PTM.

Уровень 4: Перекрестный разговор о PTM между разными шаперонами, например, между Hsp90 и Hsp70.

Уровень 5: Понимание роли и регуляции отдельных PTM на одной молекуле ко-шаперона

Уровень 6: Понимание всего кода наставника - всех PTM на всех основных компаньонах, соправителей, контролирующих все аспекты жизни.

Фосфорилирование

Зависит от сайта фосфорилирование белков-шаперонов могут влиять на их активность. В некоторых случаях фосфорилирование может нарушить взаимодействие с белком-ко-шапероном, что отрицательно сказывается на его активности. В других случаях это может способствовать активации определенных целей-шаперонов (называемых клиентами).[7] Ферменты, такие как протеинкиназа А, казеинкиназы 1 и 2 (CK1 и CK2), и киназа гликогенсинтазы B служат киназами для белков-шаперонов.[2] HSP70, основной белок-шаперон, был идентифицирован в 2012 году как горячая точка фосфорегуляции.[8] Впоследствии было показано, что фосфорилирование шаперонного белка HSP70 циклинзависимой киназой задерживает клеточный цикл прогрессирование дрожжей и млекопитающих за счет изменения циклин D1 стабильность (ключевой регулятор клеточного цикла).[9] Было показано, что фосфорилирование HSP90 (другого главного шаперона) по треонину 22 нарушает его взаимодействие с ко-шаперонными белками Aha1 и CD37 (взаимодействующие белки, необходимые для функционирования) и снижает его активность.[2][10] Некоторые патогенные бактерии могут манипулировать фосфорилированием шаперонов хозяина через бактериальные эффекторы, чтобы способствовать их выживанию. HoPBF1, семейство эффекторных протеинкиназ бактерий, фосфорилирует HSP90 по серину 99, ослабляя иммунитет.[11]

Метилирование

Белки-шапероны также регулируются метилированием. Это может происходить через конформационное изменение (или изменение структуры белка), так что взаимодействия и активность белка изменяются. [2][12] Например, монометилирование лизина 616 HSP90 с помощью Smyd2, и его разворот LSD1, регулируют ферментативную активность HSP90.[13][14]

Рекомендации

  1. ^ а б Нитика; Портер, Кори М .; Трумэн, Эндрю В .; Труттманн, Маттиас К. (31.07.2020). «Посттрансляционные модификации белков семейства Hsp70: расширение кода шаперона». Журнал биологической химии. 295 (31): 10689–10708. Дои:10.1074 / jbc.REV120.011666. ISSN 0021-9258. ЧВК 7397107. PMID 32518165.
  2. ^ а б c d Backe, Сара Дж .; Сагер, Ребекка А .; Woodford, Mark R .; Makedon, Alan M .; Моллапур, Мехди (07.08.2020). «Посттрансляционные модификации Hsp90 и перевод кода шаперона». Журнал биологической химии. 295 (32): 11099–11117. Дои:10.1074 / jbc.REV120.011833. ISSN 0021-9258. ЧВК 7415980. PMID 32527727.
  3. ^ Якобссон, Магнус Э .; Моэн, Андерс; Буссе, Люк; Эгге-Якобсен, Вольфганг; Керншток, Стефан; Мелки, Рональд; Falnes, Pål Ø. (2013-09-27). «Идентификация и характеристика новой человеческой метилтрансферазы, модулирующей функцию белка Hsp70 посредством метилирования лизина». Журнал биологической химии. 288 (39): 27752–27763. Дои:10.1074 / jbc.M113.483248. ISSN 0021-9258. ЧВК 3784692. PMID 23921388.
  4. ^ Kampinga, Harm H .; Крейг, Элизабет А. (август 2010 г.). «Механизм шаперона Hsp70: J-белки как драйверы функциональной специфичности». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология. 11 (8): 579–592. Дои:10.1038 / nrm2941. ISSN 1471-0072. ЧВК 3003299. PMID 20651708.
  5. ^ Клотье, Филипп; Куломб, Бенуа (2013). «Регулирование молекулярных шаперонов посредством посттрансляционных модификаций: Расшифровка кода шаперона». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - механизмы регуляции генов. 1829 (5): 443–54. Дои:10.1016 / j.bbagrm.2013.02.010. ЧВК 4492711. PMID 23459247.
  6. ^ Клотье, Филипп; Лавалле-Адам, Матье; Фобер, Дени; Бланшетт, Матьё; Куломб, Бенуа (2013). «Недавно открытая группа отдаленно родственных лизинметилтрансфераз, предпочтительно взаимодействующих с молекулярными шаперонами для регулирования их активности». PLOS Genetics. 9 (1): e1003210. Дои:10.1371 / journal.pgen.1003210. ЧВК 3547847. PMID 23349634.
  7. ^ Woodford, Mark R .; Трумэн, Эндрю В .; Данн, Диана М .; Дженсен, Сандра М .; Котран, Ричард; Буллард, Рене; Abouelleil, Mourad; Биби, Кристин; Вольфгехер, Дональд; Вежбицкий, Сара; Пост, Дон Э. (02.02.2016). «Mps1-опосредованное фосфорилирование Hsp90 придает чувствительность почечно-клеточной карциномы и селективность к ингибиторам Hsp90». Отчеты по ячейкам. 14 (4): 872–884. Дои:10.1016 / j.celrep.2015.12.084. ISSN 2211-1247. ЧВК 4887101. PMID 26804907.
  8. ^ Бельтрао, Педро; Альбанез, Вероник; Kenner, Lillian R .; Swaney, Danielle L .; Бурлингейм, Альма; Виллен, Юдит; Lim, Wendell A .; Фрейзер, Джеймс С .; Фридман, Джудит; Кроган, Неван Дж. (2012-07-20). «Систематическая функциональная приоритезация посттрансляционных модификаций белков». Клетка. 150 (2): 413–425. Дои:10.1016 / j.cell.2012.05.036. ISSN 0092-8674. ЧВК 3404735. PMID 22817900.
  9. ^ Трумэн, Эндрю; Кристьянсдоттир, Колбрун; Вольфгехер, Дональд; Хасин, Наушаба; Польер, Сигрун; Чжан, Хун; Перретт, Сара; Продрому, Хрисостомос; Джонс, Гэри; Крон, Стивен (2012-12-07). "CDK-зависимое фосфорилирование Hsp70 контролирует изобилие циклинов G1 и прогрессию клеточного цикла". Клетка. 151 (6): 1308–1318. Дои:10.1016 / j.cell.2012.10.051. ISSN 0092-8674. ЧВК 3778871. PMID 23217712.
  10. ^ Моллапур, Мехди; Цуцуми, Синдзи; Трумэн, Эндрю В .; Сюй, Ванпин; Vaughan, Cara K .; Биби, Кристин; Константинова, Анна; Вурганти, Шринивас; Панарету, Барри; Пайпер, Питер В .; Трепель, Джейн Б. (18 марта 2011 г.). «Фосфорилирование треонина 22 ослабляет взаимодействие Hsp90 с ко-шаперонами и влияет на его шаперонную активность». Молекулярная клетка. 41 (6): 672–681. Дои:10.1016 / j.molcel.2011.02.011. ISSN 1097-2765. ЧВК 3062913. PMID 21419342.
  11. ^ Лопес, Виктор А .; Park, Brenden C .; Новак, Доминика; Шрилатха, Андзю; Зембек, Патрича; Фернандес, Джесси; Servage, Kelly A .; Градовски, Марцин; Хенниг, Яцек; Tomchick, Diana R .; Павловский, Кшиштоф (19.09.2019). «Бактериальный эффектор имитирует клиента HSP90 хозяина, чтобы подорвать иммунитет». Клетка. 179 (1): 205–218.e21. Дои:10.1016 / j.cell.2019.08.020. ISSN 0092-8674. ЧВК 6754304. PMID 31522888.
  12. ^ Донлин, Лаура Т .; Андресен, Кристиан; Просто, Штеффен; Руденский, Евгений; Папас, Кристофер Т .; Крюгер, Мартина; Джейкобс, Эрика Ю.; Унгер, Андреас; Зисенисс, Анке; Добенекер, Марк-Вернер; Воелкель, Тобиас (15 января 2012 г.). «Smyd2 контролирует метилирование цитоплазматического лизина Hsp90 и организацию миофиламентов». Гены и развитие. 26 (2): 114–119. Дои:10.1101 / gad.177758.111. ISSN 0890-9369. ЧВК 3273835. PMID 22241783.
  13. ^ Абу-Фарха, Мохамед; Лануэт, Сильвен; Элизма, Фред; Трембле, Вероник; Батсон, Джеффри; Фигейс, Даниэль; От кутюр, Жан-Франсуа (октябрь 2011 г.). «Протеомный анализ взаимодействий семейства SMYD идентифицирует HSP90 как новую мишень для SMYD2». Журнал молекулярной клеточной биологии. 3 (5): 301–308. Дои:10.1093 / jmcb / mjr025. ISSN 1759-4685. PMID 22028380.
  14. ^ Рен, Александра; Лаватчек, Яннис; Йокиш, Мария-Лена; Мадер, Софи Л .; Ло, Ци; Типпель, Франциска; Бланк, Биргит; Рихтер, Клаус; Ланг, Катрин; Kaila, Ville R.I .; Бюхнер, Йоханнес (май 2020 г.). «Метилированный лизин является точкой переключения конформационной коммуникации в шапероне Hsp90». Nature Communications. 11 (1): 1219. Bibcode:2020NatCo..11.1219R. Дои:10.1038 / с41467-020-15048-8. ISSN 2041-1723. ЧВК 7057950. PMID 32139682.