Значение шаперонов в свертывании и развертывании белков
• Конформация молекул белков определяется их первичной структурой. Однако, в большинстве случаев, нативная конформация не возникает самопроизвольно, и необходимо участие шаперонов.
Биологическая активность белков зависит от их третичной структуры. Обычно молекула фермента содержит активный центр, определяющий ее каталитическую активность. Структурный белок, входящий в состав олигомерной субъединицы, обладает сайтами, которые обеспечивают его взаимодействие с другими субъединицами и/или со структурой, выполняющей определенные функции. В любом случае, наиболее существенную роль играет способность белка сворачиваться с образованием нативной структуры.
Этот процесс редко происходит самопроизвольно, и чаще необходимо взаимодействие синтезируемого белка с другими белками. Даже, если нативная структура образуется спонтанно, то это происходит с очень низкой скоростью. Поэтому, в живой клетке, приобретение белком нативной конформации требует участия дополнительных помощников. Белки, способствующие сворачиванию других белков, называются шапероны.
Шапероны узнают участки белковой молекулы, которые скрыты в зрелой конформации, но легко доступны при ее синтезе. Обычно, к числу таких участков относятся типично гидрофобные области, которые агрегируют внутри молекулы зрелого белка. При синтезе белок сходит с рибосомы в виде линейной молекулы, состоящей из аминокислот, и шапероны узнают способные к агрегации участки.
Обратимо связываясь с этими участками, шапероны предотвращают случайные взаимодействия в белковой цепи, и позволяют молекуле укладываться только таким образом, который обеспечивает формирование нативной структуры.
Шапероны также участвуют в процессах удаления из клетки поврежденных молекул. При нарушении структуры белка, например при воздействии высокой температуры, меняется его конформация. При этом открываются те же области (обычно гидрофобные), которые во время синтеза были доступны для шаперонов.
Эти области становятся маркерами, позволяющими выявить поврежденный белок и отметить его для деградации.
Шапероны находятся во всех компартментах клетки. В цитозоле они обеспечивают сворачивание молекул белков по мере их синтеза на рибосомах. В люмене органелл они способствуют укладке нативной структуры белков по мере их прохождения через мембрану.
