10.8 : Molecular Chaperones and Protein Folding

כאשר הם מסונתזים בתא, רוב החלבונים אינם מתקפלים באופן ספונטני לתוך הקונפורמציה הטבעית שלהם, אלא דורשים סוג מיוחד של חלבונים הנקראים מלווים כדי לעזור לקפל אותם.

מבין מספר סוגים של מלווים מולקולריים הנמצאים בפרוקריוטים ובאיקריוטים, שתי המשפחות העיקריות הן חלבוני הלם חום - hsp70 ו-hsp60.

בחלבון מקופל כראוי, טלאים הידרופוביים קבורים בפנים.

בחלבונים שאינם מקופלים כהלכה נחשפים טלאים הידרופוביים. טלאים כאלה על מולקולות חלבון שונות יכולים להיקשר זה לזה, מה שמוביל לצבירת חלבונים בלתי הפיכה.

המלווים מזהים את המדבקות ההידרופוביות החשופות הללו ומונעים צבירת חלבונים, מה שמקל על קיפול החלבונים.

מנגנון hsp70 פועל לעתים קרובות לפני שהחלבון עוזב את הריבוזום, כאשר כל מונומר הקשור ל-ATP מזהה קטע קטן של חומצות אמינו הידרופוביות על פני השטח של החלבון.

קבוצה של חלבוני hsp40 קטנים יותר מקיימת אינטראקציה עם קומפלקס זה ומפעילה הידרוליזה של ATP. כתוצאה מכך, חלקים של hsp70 מתאחדים כמו לסתות, ולוכדים את החלבון שנפרש בפנים.

לאחר מכן, ATP קושר את הקומפלקס שוב גורם לדיסוציאציה של hsp70 ומשחרר את הפוליפפטיד הכבול, מה שמאפשר לו הזדמנות להתקפל מחדש. אם הקיפול אינו מתרחש במהירות מספקת, הפוליפפטיד עשוי להיקשר שוב, והתהליך חוזר על עצמו עד שהחלבון מקופל לקונפורמציה הטבעית שלו.

לחלופין, פוליפפטיד מסונתז לחלוטין ומקופל חלקית עשוי להיות מועבר למלווה.

Chaperonins הם קומפלקסים חלבוניים גדולים בצורת חבית המספקים תא מבודד לקיפול חלבון, כאשר מחצית מהחבית הסימטרית פועלת על חלבון לקוח בכל פעם.

באי-קולי, מערכת המלווה נקראת GroEL/GroES, בעוד שהאנלוגיה האיקריוטית שלה נקראת Hsp60.

חלבון שאינו מקופל כהלכה נלכד על ידי אינטראקציות הידרופוביות עם פני השטח החשופים של הפתח. קשירה ראשונית זו מסייעת לעתים קרובות לפרוש חלבון שאינו מקופל כהלכה.

ברגע שהחלבון נמצא בפנים, קשירת ATP אוטמת את התא עם כובע.

פנים התא מרופד במשטחים הידרופיליים, שבהם החלבון יכול להתקפל בבידוד.

הידרוליזה של ATP מחלישה את קשירת הכובע וקשירה של מולקולות ATP נוספות פולטת את הפקק.

חלבון המצע, בין אם מקופל ובין אם לא, משתחרר מהחדר.