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Este artículo trata sobre la familia de las proteínas. Para la proteína mitocondrial humana, consulte HSPD1 .
Familia de chaperonina TCP-1 / cpn60
PDB 1grl EBI.jpg
Estructura de la chaperonina bacteriana GroEL. [1]
Identificadores
SímboloCpn60_TCP1
PfamPF00118
InterProIPR002423
PROSITEPDOC00610
CATH5GW5
SCOP21grl / SCOPe / SUPFAM
CDDcd00309
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumresumen de estructura
PDB1sx3 K: 23-525 1kpo Z: 23-525 1fya A: 190-375

1gru H: 23-525 1xck F: 23-525 1kp8 E: 23-525 1pcq J: 23-524 1aon J: 23-524 1mnf I: 23-525 1svt J: 23-524 2c7d K: 23-525 1dkd C : 190-335 1j4z L: 23-525 1oel E: 23-524 2c7c H: 23-525 1gr5 H: 23-525 1sx4 E: 23-524 1kid : 190-375 1gr6 F: 23-525 1ss8 B: 23- 524 1fy9 A: 190-375 1dk7 A: 190-335 1jon : 190-335 1la1 A: 187-378 1iok A: 23-526 1wf4 e: 22-526 1we3 E: 22-526 1sjp B: 42-522 1srv A: 1-143 1a6d B: 33-521 1a6e B: 33-521 1e0r B : 215-366 1ass : 214-364

1asx : 214-364 1gn1 H: 210-380 1gml B: 210-380

HSP60 , también conocida como chaperoninas ( Cpn ), es una familia de proteínas de choque térmico originalmente clasificadas por su masa molecular de 60 kDa . Evitan el plegado incorrecto de las proteínas durante situaciones estresantes, como las altas temperaturas, al ayudar al plegamiento de las proteínas. HSP60 pertenece a una gran clase de moléculas que ayudan al plegamiento de proteínas, llamadas chaperonas moleculares . [2] [3]

Las proteínas recién fabricadas generalmente deben plegarse desde una cadena lineal de aminoácidos a una estructura terciaria tridimensional . La energía para plegar proteínas es suministrada por trifosfato de adenosina (ATP). Las proteínas chaperoninas también pueden marcar proteínas mal plegadas para degradarlas. [3]

Estructura [ editar ]

La estructura de estas chaperoninas se asemeja a dos rosquillas apiladas una encima de la otra para crear un barril. Cada anillo está compuesto por 7, 8 o 9 subunidades, dependiendo del organismo en el que se encuentre la chaperonina. Cada cadena peptídica de ~ 60 kDa se puede dividir en tres dominios, apical, intermedio y ecuatorial. [4]

Se propone que la capronina original ha evolucionado a partir de una peroxiredoxina . [5]

Clasificación [ editar ]

Grupo I [ editar ]

Complejo GroES / GroEL (lateral)

Las chaperoninas del grupo I (Cpn60) [a] se encuentran tanto en bacterias como en orgánulos de origen endosimbiótico : cloroplastos y mitocondrias .

El complejo GroEL / GroES en E. coli es una chaperonina del Grupo I y el complejo de chaperonina grande (~ 1 MDa) mejor caracterizado.

  • GroEL es un 14mer de doble anillo con un parche hidrofóbico grasoso en su abertura y puede adaptarse al plegado nativo de sustratos de 15-60 kDa de tamaño.
  • GroES (es un heptámero de anillo único que se une a GroEL en presencia de ATP o análogos del estado de transición de la hidrólisis de ATP, como ADP-AlF 3. Es como una tapa que cubre GroEL (caja / botella).

Es posible que GroEL / GroES no pueda deshacer los agregados de proteínas, pero cinéticamente compite en la ruta del plegamiento incorrecto y la agregación, evitando así la formación de agregados. [6]

La subfamilia Cpn60 fue descubierta en 1998. [7] Fue secuenciada en 1992. Los oligómeros cpn10 y cpn60 también requieren Mg 2+ -ATP para interactuar para formar un complejo funcional. [8] La unión de cpn10 a cpn60 inhibe la débil actividad ATPasa de cpn60. [9]

La proteína de unión a la subunidad RuBisCO es un miembro de esta familia. [10] La estructura cristalina de Escherichia coli GroEL se ha resuelto en 2,8 Å. [11]

Algunas bacterias usan múltiples copias de esta chaperonina, probablemente para diferentes péptidos. [4]

Grupo II [ editar ]

Estructura de Saccharomyces cerevisiae TRiC en el estado unido a AMP-PNP ( PDB : 5GW5 ). [12]

Las chaperoninas del grupo II (TCP-1), que se encuentran en el citosol eucariota y en las arqueas , están peor caracterizadas.

  • El complejo de las arqueas se llama termosoma . Un homo-16mero en algunas arqueas, se considera como la chaperonina prototípica de tipo II. [B]
  • TRiC , la chaperonina eucariota, se compone de dos anillos de ocho subunidades diferentes aunque relacionadas , cada una de las cuales se cree que está representada una vez por cada anillo de ocho miembros. Originalmente se pensó que TRiC doblaba solo las proteínas citoesqueléticas actina y tubulina, pero ahora se sabe que dobla docenas de sustratos.

La chaperonina de Methanococcus maripaludis (Mm cpn) se compone de dieciséis subunidades idénticas (ocho por anillo). Se ha demostrado que dobla la proteína mitocondrial rodanesa; sin embargo, todavía no se han identificado sustratos naturales. [13]

No se cree que las chaperoninas del grupo II utilicen un cofactor de tipo GroES para plegar sus sustratos. En cambio, contienen una tapa "incorporada" que se cierra de una manera dependiente de ATP para encapsular sus sustratos, un proceso que se requiere para una actividad óptima de plegamiento de proteínas. También interactúan con una co-chaperona, prefoldin , que ayuda a mover el sustrato hacia adentro. [3]

Otras familias [ editar ]

El grupo III incluye algunas Cpns bacterianas que están relacionadas con el grupo II. Tienen una tapa, pero la apertura de la tapa no coopera en ellos. Se cree que son parientes antiguos del Grupo II. [3] [4]

Una capronina gp146 del grupo I del fago EL no usa tapa y su interfaz de rosquilla es más similar a la del grupo II. Podría representar otro tipo antiguo de chapronin. [14]

Mecanismo de acción [ editar ]

Las chaperoninas sufren grandes cambios conformacionales durante una reacción de plegamiento en función de la hidrólisis enzimática de ATP, así como de la unión de proteínas sustrato y cochaperoninas, como GroES. Estos cambios conformacionales permiten que la chaperonina se una a una proteína desplegada o mal plegada, encapsule esa proteína dentro de una de las cavidades formadas por los dos anillos y libere la proteína nuevamente en solución. Tras la liberación, la proteína sustrato se plegará o requerirá más rondas de plegado, en cuyo caso puede volver a unirse mediante una chaperonina.

Se desconoce el mecanismo exacto por el cual las chaperoninas facilitan el plegamiento de las proteínas del sustrato. Según análisis recientes mediante diferentes técnicas experimentales, las proteínas de sustrato unidas a GroEL pueblan un conjunto de estados compactos y expandidos localmente que carecen de interacciones terciarias estables. [15] Se han propuesto varios modelos de acción de la chaperonina, que generalmente se centran en dos roles (no mutuamente excluyentes) del interior de la chaperonina: pasivo y activo. Los modelos pasivos tratan la jaula de la chaperonina como una forma inerte, ejerciendo influencia al reducir el espacio conformacional accesible a un sustrato proteico o previniendo interacciones intermoleculares, por ejemplo, mediante la prevención de la agregación. [dieciséis]La función de la chaperonina activa está a su vez involucrada con interacciones específicas de chaperonina-sustrato que pueden estar acopladas a reordenamientos conformacionales de la chaperonina. [17] [18] [19]

Probablemente el modelo más popular de la función activa de la chaperonina es el mecanismo de hibridación iterativo (IAM), que se centra en el efecto de la unión iterativa y de naturaleza hidrófoba del sustrato proteico a la chaperonina. De acuerdo con estudios de simulación computacional, el IAM conduce a un plegado más productivo al desplegar el sustrato a partir de conformaciones mal plegadas [19] o mediante la prevención del plegado erróneo de proteínas mediante el cambio de la vía de plegado. [17]

Conservación de la homología estructural y funcional [ editar ]

Como se mencionó, todas las células contienen chaperoninas.

  • En las bacterias, el arquetipo es la chaperonina GroEL bien caracterizada de E. coli .
  • En las arqueas , la chaperonina se llama termosoma .
  • En eukarya , la chaperonina citoplásmica se llama CCT (también llamada TRiC ).

Estos complejos de proteínas parecen ser esenciales para la vida en E. coli , Saccharomyces cerevisiae y eucariotas superiores. Si bien existen diferencias entre las chaperoninas eucariotas, bacterianas y arqueales, se conservan la estructura y el mecanismo generales. [3]

Morfogénesis del bacteriófago T4 [ editar ]

El producto génico 31 (gp31) del bacteriófago T4 es una proteína necesaria para la morfogénesis del bacteriófago que actúa catalíticamente en lugar de incorporarse a la estructura del bacteriófago. [20] La bacteria E. coli es el hospedador del bacteriófago T4. La proteína gp31 codificada por bacteriófago parece ser homóloga a la proteína cochaperonina GroES de E. coli y es capaz de sustituirla en el ensamblaje de viriones del fago T4 durante la infección. [21] Al igual que GroES, gp31 forma un complejo estable con la chaperonina GroEL que es absolutamente necesario para el plegado y ensamblaje in vivo.de la proteína gp23 de la cápside principal del bacteriófago T4. [21]

La razón principal por la que el fago necesita su propio homólogo de GroES es que la proteína gp23 es demasiado grande para caber en una jaula GroES convencional. gp31 tiene bucles más largos que crean un contenedor más alto. [22]

Importancia clínica [ editar ]

Human GroEL es el antígeno inmunodominante de pacientes con enfermedad del legionario , [10] y se cree que juega un papel en la protección de la bacteria Legionella de los radicales de oxígeno dentro de los macrófagos . Esta hipótesis se basa en el hallazgo de que el gen cpn60 está regulado positivamente en respuesta al peróxido de hidrógeno , una fuente de radicales de oxígeno. También se ha encontrado que Cpn60 muestra una fuerte antigenicidad en muchas especies bacterianas [23] y tiene el potencial de inducir protección inmunitaria contra infecciones bacterianas no relacionadas.

Ejemplos [ editar ]

Los genes humanos que codifican proteínas que contienen este dominio incluyen:

  • BBS10
  • CCT1 ; CCT2 ; CCT3 ; CCT4 ; CCT5 ; CCT6A ; CCT6B ; CCT7 ; CCT8
  • CESK1
  • HSPD1
  • KCNMB3L
  • CCT8L1 ; LOC401329
  • MKKS
  • PIP5K3

Ver también [ editar ]

  • Acompañante
  • Proteína de choque térmico
  • Arthur L. Horwich

Notas [ editar ]

  1. ^ InterPro se refiere a la familia GroEL como Cpn60. Sin embargo, CDD usa Cpn60 para referirse a las proteínas del Grupo II en arqueas.
  2. ↑ Algunas arqueonas han evolucionado para usar, como eucariotas, diferentes subunidades. Se sabe que la metanosarcina acetivorans tiene cinco tipos de subunidades. [3] Se cree que el antepasado del TriC eucarótico tiene dos. [5]

Referencias [ editar ]

  1. ^ Braig K, Otwinowski Z, Hegde R, Boisvert DC, Joachimiak A, Horwich AL, Sigler PB (octubre de 1994). "La estructura cristalina de la chaperonina bacteriana GroEL en 2,8 A". Naturaleza . 371 (6498): 578–86. doi : 10.1038 / 371578a0 . PMID  7935790 . S2CID  4341993 .
  2. ^ Investigadores de Howard Hughes: Arthur L. Horwich, MD
  3. ↑ a b c d e f Conway de Macario E, Yohda M, Macario AJ, Robb FT (15 de marzo de 2019). "Puente entre chaperonopatías humanas y chaperoninas microbianas" . Biología de las comunicaciones . 2 (1): 103. doi : 10.1038 / s42003-019-0318-5 . PMC 6420498 . PMID 30911678 .  
  4. ↑ a b c Ansari MY, Mande SC (2018). "Un vistazo a la estructura y función de las chaperoninas de tipo I atípicas" . Fronteras en biociencias moleculares . 5 : 31. doi : 10.3389 / fmolb.2018.00031 . PMC 5904260 . PMID 29696145 .  
  5. ↑ a b Willison, KR (5 de octubre de 2018). "La estructura y evolución de TCP-1 que contiene chaperonina eucariota y su mecanismo que pliega la actina en un resorte proteico". La revista bioquímica . 475 (19): 3009-3034. doi : 10.1042 / BCJ20170378 . hdl : 10044/1/63924 . PMID 30291170 . 
  6. ^ Fenton WA, Horwich AL (mayo de 2003). "Plegamiento de proteínas mediado por chaperonina: destino del polipéptido sustrato". Reseñas trimestrales de biofísica . 36 (2): 229–56. doi : 10.1017 / S0033583503003883 . PMID 14686103 . 
  7. ^ Hemmingsen SM, Woolford C, van der Vies SM, Tilly K, Dennis DT, Georgopoulos CP, et al. (Mayo de 1988). "Ensamblaje de proteína oligomérica de chaperona de proteínas vegetales y bacterianas homólogas". Naturaleza . 333 (6171): 330–4. Código Bibliográfico : 1988Natur.333..330H . doi : 10.1038 / 333330a0 . PMID 2897629 . S2CID 4325057 .  
  8. ^ Prasad TK, Stewart CR (marzo de 1992). "Clones de ADNc que codifican la chaperonina HSP60 mitocondrial de Arabidopsis thaliana y Zea mays y la expresión génica durante la germinación de la semilla y el choque térmico". Biología Molecular Vegetal . 18 (5): 873–85. doi : 10.1007 / BF00019202 . PMID 1349837 . S2CID 40768099 .  
  9. ^ Schmidt A, Schiesswohl M, Völker U, Hecker M, Schumann W (junio de 1992). "Clonación, secuenciación, mapeo y análisis transcripcional del operón groESL de Bacillus subtilis" . Revista de bacteriología . 174 (12): 3993–9. doi : 10.1128 / jb.174.12.3993-3999.1992 . PMC 206108 . PMID 1350777 .  
  10. ↑ a b Hindersson P, Høiby N, Bangsborg J (enero de 1991). "Análisis de secuencia del operón groELS de Legionella micdadei" . Cartas de Microbiología FEMS . 61 (1): 31–8. doi : 10.1111 / j.1574-6968.1991.tb04317.x . PMID 1672279 . 
  11. ^ Braig K, Otwinowski Z, Hegde R, Boisvert DC, Joachimiak A, Horwich AL, Sigler PB (octubre de 1994). "La estructura cristalina de la chaperonina bacteriana GroEL en 2,8 A". Naturaleza . 371 (6498): 578–86. doi : 10.1038 / 371578a0 . PMID 7935790 . S2CID 4341993 .  
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Enlaces externos [ editar ]

  • más detalles...
  • Chaperoninas en los títulos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  • cpnDB: una base de datos de chaperonina
  • Animaciones de actividad de Chaperoninas
  • Material de NIH en HSP60
  • HSP60
  • HSP60 en moscas
  • La página de inicio de Chaperonin
  • El banco de datos de proteínas
  • Base de datos de enzimas en HSP60
  • HSP60 en Pub Med
  • Informe genético HSP60
  • HSP60 + Heat-Shock + Proteins en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
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