Hsp70在神经退行性疾病中的作用机制研究进展

热休克蛋白Hsp70 (heat shock protein 70, Hsp70)是一类广泛存在的分子伴侣。阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)、帕金森病(Parkinson’s disease)等神经退行性疾病共同的病理特征是错误折叠的蛋白质(包括Tau、α-突触核蛋白、TDP-43、朊蛋白和多聚谷氨酰胺蛋白)形成有毒性的寡聚体或淀粉样纤维。大量的研究表明,Hsp70可以调控这些蛋白质的代谢进程,包括将错误折叠的蛋白质重折叠、抑制蛋白质聚集以及降解错误折叠的蛋白质。Hsp70在发挥功能时需要相对应的辅助分子伴侣的帮助。该文详细论述了Hsp70抑制Tau蛋白病、α-突触核蛋白病、TDP-43蛋白病、传染性海绵状脑病以及多聚谷氨酰胺疾病的作用机制,重点阐述了Hsp70对神经退行性疾病中错误折叠蛋白质聚集和毒性的抑制作用,并讨论和展望了Hsp70在神经退行性疾病的治疗中存在的挑战和机遇。     

TPR蛋白对Hsp90功能的调节

热激蛋白Hsp90是一类在进化中形成的高度保守的且可参与多种细胞功能的特异分子伴侣。TPR蛋白通常存在于Hsp90的多蛋白质复合物中,它对Hsp90的功能的多样性起着至关重要的作用,同时Hsp90可能为TPR蛋白提供“泊位”,允许不同的TPR蛋白在Hsp90分子伴侣底物附近有序而特异结合,从而使Hsp90在细胞内环境中以特定的方式完成其各种细胞功能。了解TPR蛋白与Hsp90的相互作用机制为阐明细胞内Hsp90的功能多样性和特异性奠定了基础。     

Ydj1p C端二聚体中螺旋α3与domain Ⅲ分离的拉伸分子动力学模拟

许多遗传性疾病或基因突变疾病实际上与蛋白质错误折叠相关,由于分子伴侣在调控蛋白折叠、聚集、降解方面发挥功能,研究分子伴侣的结构、功能、作用机制等对于人类某些疾病的阐释意义重大。作为分子伴侣,Hsp40以二聚体的形式调控多肽的折叠。文章通过拉伸分子动力学研究了酵母Hsp40家族成员Ydj1p二聚体中α3与domainⅢ的分离过程,深入探讨了影响Ydj1p二聚体稳定性的重要残基和相互作用力。由研究结果可知,α2、α3及α3之前loop结构中的残基L274、I278、F335、P336、F340、L346、L349、L352、L353之间形成疏水盒子,使螺旋α2、α3之间作用紧密,稳固二聚体结构。其中,F335与domainⅢ内的残基V302、I278、I303和P305,P336与domainⅢ内的残基V302形成疏水作用力来维持二聚体的稳定。     

GroEL分子伴侣研究进展

大肠杆菌的GroEL是同型寡聚复合体,由14个相对分子质量58×103亚基组成背靠背的双环结构。它在新生蛋白质的正确折叠和组装以及在热或化学逆境下变性蛋白质的恢复过程中起重要作用。同时,在大肠杆菌的跨膜转运及插入细胞质膜方面都起重要作用。这些活动依赖于GroEL与底物蛋白的疏水片断的相互作用。综述了Hsp60分子伴侣系统中研究得比较清楚的GroEL的晶体结构、功能及作用机理等方面的研究进展。     

HSP70分子伴侣系统研究进展

综述了HSP70分子伴侣系统的晶体结构、功能及作用机理方面的研究进展.HSP70分子伴侣能够帮助细胞内新生蛋白的折叠和跨膜运输、蛋白质多聚体结构的装配和解装配,并能在胁迫下维持蛋白质的特殊构象,防止未折叠的蛋白质变性和使聚集的蛋白质溶解复性.所有这些活性均依赖于ATP调节的HSP70与底物蛋白中的疏水片段的相互作用.     

叶绿体J蛋白研究进展

J蛋白是广泛存在于细胞内的一种分子伴侣。它作为Hsp70的辅伴侣分子有着广泛而复杂的生物学功能。本文概述了J蛋白的相关概念、结构、种类、分布及其作用机制,并重点讨论了其在叶绿体内的功能。最后对有关J蛋白研究中需要解决的问题做了展望。     

植物热激蛋白70基因家族及其生物学功能研究进展

植物热激蛋白70(heat shock protein 70,Hsp70)是热激蛋白家族中保守、普遍表达的家族,有两个主要功能区:N端核酸结合区和C端底物结合区。通常Hsp70具有分子伴侣功能,参与新生蛋白的折叠、转运、重折叠变性蛋白、协助降解变性蛋白;Hsp70不仅受高温胁迫诱导,且受其它多种胁迫诱导;同时,Hsp70参与植物正常发育过程。Hsp70基因分布广泛,序列高度保守,在植物基因组中以基因家族形式存在,最近广泛用于遗传多样性和系统发育研究。文章对植物中Hsp70的基因家族、结构、表达调控机制和生物学功能进行了综述。     

分子伴侣的多重功能

分子伴侣(molecular chaperone)在原核生物和真核生物的细胞中广泛存在.分子伴侣可稳定未折叠或部分折叠的多肽,并防止不适当的多肽链内或链间相互作用;有些分子伴侣也可与天然构象的蛋白质相互作用以促使寡聚态蛋白质发生结构重排.基于分子伴侣能识别并调节细胞内多肽的折叠,因此它们还具有介导线粒体蛋白跨膜转运,调控信息传导通路和转录、复制,以及参与微管形成与修复等功能.     

J蛋白研究进展

J蛋白（J-domain protein）是一类分子中含有J结构域的蛋白质大家族,大部分J蛋白具有分子伴侣的功能。J蛋白作为热休克蛋白70（HSP70）的同伴蛋白与HSP70组成分子伴侣机器,参与蛋白质分子折叠、组装、转运以及信号转导等多种细胞过程。此外,J蛋白在植物对环境胁迫的反应及其他生理过程中起重要作用。     

分子伴侣及其在蛋白质折叠中的作用研究进展

蛋白质折叠是一个复杂的、动态的过程,蛋白质的折叠不是自发的,需要其他物质的帮助.了解分子伴侣在蛋白质折叠过程中的的作用,有助于进一步研究蛋白质折叠机制.本文介绍了分子伴侣及其分类,重点综述了各类分子伴侣在蛋白质折叠中的机制,并提出了研究分子伴侣在蛋白质折叠中的作用的重要意义.     

分子伴侣

分子伴侣是最近十几年才发现的一类非常保守的蛋白家庭。它与酶的作用方式类似，能和某些不同的多肽链非特异性结合，催化介导蛋白质特定构象的形成，参与体内蛋白质的折叠、装配和转运，但又不构成其结构的一部分。这类保守的蛋白家族大致可分为四类，广泛存在于生物体中。其中研究得最多的是热休克蛋白。实际上，分子伴侣是一种蛋白质分子构象的协助者，主要参与蛋白质次级结构的形成。     

人亲环素18抑制肌酸激酶的去折叠

新生肽链折叠过程中容易出现错误折叠与聚沉,从而导致折叠病等病理现象. 分子伴侣具有辅助其他蛋白质正确折叠,保护蛋白质分子结构的功能.本文选用人肌肌酸激酶为靶蛋白,研究了肽基脯氨酰顺反异构酶人亲环素18（human cyclophilin 18,hCyp18）对人肌肌酸激酶去折叠的作用,发现hCyp18能够抑制人肌肌酸激酶在热变性与化学变性过程中的失活与构象变化,并抑制人肌肌酸激酶在化学变性过程中的聚沉,因此推断hCyp18具有针对人肌肌酸激酶的分子伴侣功能.本文同时研究了hCyp18与人肌肌酸激酶的结合作用,对hCyp18的作用机制进行了初步探讨.     

Hsp90抑制剂对未折叠蛋白反应作用的研究进展

肿瘤细胞因癌基因突变、缺氧及营养受限而高度依赖未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。细胞通过内质网(endoplasmic reticulum,ER)膜上3个跨膜蛋白感知未折叠蛋白信号,引起未折叠蛋白反应,动态调控内质网折叠能力,一方面通过暂时减缓翻译和加快蛋白质流出减少ER蛋白质折叠负担,另一方面通过转录因子提高伴侣分子合成,增加ER折叠能力。未折叠的蛋白质长时间积聚在ER会对细胞产生毒性,引起不能缓解的ER应激状态,启动细胞凋亡程序。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种进化保守的伴侣分子,参与了300多种新生蛋白质的折叠与成熟,其中包括UPR重要信号IRE1α(inositol-requiring enzyme 1α)。Hsp90抑制剂导致细胞产生大量未折叠蛋白质,同时直接诱导IRE1α的降解,从而破坏UPR恢复蛋白质平衡的能力,诱导UPR相关凋亡。目前,Hsp90抑制剂可有效诱导分泌型肿瘤细胞如骨髓瘤以及RAS突变肿瘤UPR途径的凋亡。     

分子伴侣在蛋白质折叠中的作用

分子伴侣主要由三个高度保守的蛋白质家族组成,这三个家族的成员广泛分布于原核和真核细胞中。TCP1复合物是真核细胞细胞溶质内的伴侣蛋白。分子伴侣在蛋白质折叠过程中防止多肽链形成聚集物或无活性结构,提高正确折叠率。本文重点讨论Stress-70家族蛋白质和伴侣蛋白协助蛋白质折叠过程中的协同性以及伴侣蛋白GroEL和GroES的作用机理。     

副监护子CHIP与神经退行性疾病

CHIP属于连接酶类,具有E3泛素连接酶活性,参与能量代谢途径和新陈代谢。包括阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)、帕金森病(Parkinson'sdisease,PD)、亨廷顿病(Huntington'sdisease,HD)等在内的神经退行性疾病的主要病理学特征之一——细胞中异常蛋白的聚集,如tau蛋白和α-突触核蛋白等,副监护子CHIP与分子伴侣,如Hsc70/Hsp70、Hsp90等相互作用对这些异常蛋白的产生具有调节作用。最近研究表明,CHIP改变了Hsc70和Hsp90介导调节的信号通路中蛋白折叠和降解的平衡,参与细胞内蛋白质的质量控制;Hsp70/CHIP伴侣系统在tau蛋白生物学和tau蛋白病理学机制中具有重要作用;CHIP可以作为α-突触核蛋白蛋白酶体降解途径和溶酶体降解途径的分子开关。这些研究进展对于进一步揭示神经退行性疾病的发病机制和研制新一代治疗药物具有重要的作用。     

组蛋白去乙酰化酶6:异常蛋白降解的关键调控因子

组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是位于胞浆中的一种去乙酰化酶,参与调控细胞内多种重要的生物活性,可使α-微管蛋白(α-tubulin)、热休克蛋白90(Hsp90)和皮肌动蛋白(cortactin)去乙酰化,并与多种蛋白质缔结形成复合物。在细胞培养中,当产生的错误折叠蛋白超过了分子伴侣再折叠及泛素蛋白酶体系统(UPS)处理能力时,HDAC6可将其特异转运到细胞核周结构——异常蛋白包涵体(aggresome)中,从而使之被自噬有效降解,因此认为HDAC6在异常蛋白降解中发挥了关键的调控功能,是"蛋白构象病"的潜在治疗靶点。     

千里光热激蛋白90-3(Hsp90-3)的生物信息学与功能分析

Hsp90是真核细胞重要的一类分子伴侣,与植物的生长发育、抗逆性、信号转导及生物进化等功能密切相关.为了深入理解高等植物Hsp90结构与功能的关系,该研究从千里光(Senecio scandens)全长cDNA文库中分离到Hsp90-3基因.序列分析结果表明,该基因编码699个氨基酸的多肽,与拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtHsp90-3(登录号:NP_200412.1)的同源性最高,为93.71％;预测蛋白质的分子量为79.78 kD,理论等电点为5.08.信号序列分析结果发现,该蛋白主要定位于细胞的细胞核、过氧化物酶体、叶绿体类囊体膜及叶绿体基质中,提示作为分子伴侣,高等植物Hsp90-3参与细胞内膜系统蛋白质的转运.结构与功能分析发现,该蛋白有3个结构域及1个连接区,推测Hsp90-3在真核细胞的信号转导、转录调控及胁迫表达等过程中发挥重要功能.     

Hsp90伴侣复合体装配及对类固醇受体调节

真核细胞中近100种蛋白质都受Hsp90的调节。这些蛋白质多与信号转导作用有关,它们与Hsp90一起进入一个以Hsp90/Hsp70为主的伴侣复合体,在复合体内完成信号转导作用。Hsp90除了和蛋白质的伴侣位点结合以外,还在其他位点与辅助因子连接,这是Hsp90能与蛋白质及辅助因子组装成复合体,并进而调节其信号作用的结构基础。类固醇受体等蛋白质的信号转导作用是在Hsp70、Hsp90为基础的5种蛋白质(Hsp90,Hsp70,Hop,Hsp40和p23)组成的复合体中进行的。这个系统可以帮助理解在真核细胞中,Hsp70和Hsp90怎样联合作用,改变底物蛋白构象,以及怎样应答信号作用。     

分子内分子伴侣--Pro肽在蛋白质折叠中的作用

在体内,许多蛋白质,如很多胞外蛋白酶、某些多肽激素等都以含前导肽的前体形式合成,前导肽在蛋白质折叠中具有分子伴侣的功能。为了与一般意义上的分子伴侣相区别,人们将对蛋白质折叠有帮助的前导肽称为分子内分子伴侣,分子内分子伴侣帮助蛋白质在折叠过程中克服高的能量障碍,某些蛋白质的分子内分子伴侣甚至促进其在氧化性折叠中二硫键的正确配对。     

真菌Hsp90研究进展

近年来,随着广谱抗生素、化疗以及器官移植技术的广泛应用,真菌感染日益严重,从分子水平揭示病原真菌的致病机制对真菌感染的防控、治疗至关重要。微生物适应宿主微环境压力的能力在其共生与感染过程中发挥着关键作用,heat shock protein 90（Hsp90）是真核生物参与压力应答响应的分子伴侣,它不仅参与胞内蛋白质的折叠,还与许多底物蛋白相互作用共同调节病原真菌的形态发育、生物被膜形成、有性生殖、毒力以及耐药性。本文从真菌Hsp90的活性调节、底物蛋白,以及Hsp90与病原真菌形态发生、有性生殖、耐药性调控等方面综述了近年来真菌Hsp90信号通路的研究进展。