| Histidin kinaza-, ADN-giraza B- și ATP-Hsp90 | |
|---|---|
| Model de bandă solidă a unui dimer Hsp90 de drojdie (α-helices = roșu, β-sheets = cyan, bucle = gri) complexat cu ATP (tijă roșie). [unu] | |
| Identificatori | |
| Simbol | HATPaza_c |
| Pfam | PF02518 |
| Clanul Pfam | CL0025 |
| InterPro | IPR003594 |
| INTELIGENT | SM00387 |
| SCOP | 1ei1 |
| SUPERFAMILIE | 1ei1 |
| Structuri proteice disponibile | |
| Pfam | structurilor |
| PDB | RCSB PDB ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | Model 3D |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
| proteina Hsp90 | |
|---|---|
| Structura domeniului N-terminal al însoțitorului Hsp90 de drojdie. [2] | |
| Identificatori | |
| Simbol | Hsp90 |
| Pfam | PF00183 |
| InterPro | IPR020576 |
| PROZITA | PDOC00270 |
| SCOP | 1ah6 |
| SUPERFAMILIE | 1ah6 |
| Structuri proteice disponibile | |
| Pfam | structurilor |
| PDB | RCSB PDB ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | Model 3D |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Hsp90 (abreviat din engleza H eat s hock protein 90 ) , de asemenea heat shock protein 90 , este o proteină însoțitoare care ajută alte proteine să se plieze corect (participă la pliere ), stabilizează proteinele de la stresul termic și promovează degradarea proteinelor . De asemenea, stabilizează o serie de proteine necesare creșterii tumorii, motiv pentru care inhibitorii Hsp90 sunt investigați ca medicamente anti-cancer.
Proteinele de șoc termic , ca clasă, sunt printre cele mai expresive proteine celulare din toate speciile [3] . După cum sugerează și numele, proteinele de șoc termic protejează celulele atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate. Acestea reprezintă 1-2% din conținutul total de proteine din celulele nestresate. Cu toate acestea, atunci când celulele sunt încălzite, proporția proteinelor de șoc termic crește la 4-6% din conținutul total de proteine celulare [4] .
Proteina de șoc termic 90 (Hsp90) este una dintre cele mai comune proteine care conțin căldură. Numele „90” provine de la faptul că greutatea sa moleculară este de aproximativ 90 de kilodaltoni. O proteină cu o masă de 90 kDa este considerată destul de mare pentru proteinele nefibrotice. Hsp90 se găsește în bacterii și în toate liniile de eucariote , dar pare să fie absent din arhee [5] . În timp ce Hsp90 citoplasmatic este necesar pentru viabilitate în toate condițiile la eucariote, omologul bacterian al HtpG poate fi utilizat în condiții de stres fără căldură [6] .
Hsp90 este foarte conservat și este exprimat într-o varietate de organisme de la bacterii la mamifere , inclusiv analogul procariotic HtpG (proteina G de temperatură înaltă) cu 40% identitate de secvență și 55% similaritate cu proteina umană [5] . Drojdia Hsp90 este 60% identică cu Hsp90α umană.
În celulele de mamifere, există două sau mai multe gene care codifică omologi citosolici ai Hsp90 [5] , Hsp90α umană având identitate de secvență de 85% cu Hsp90β [7] . Se presupune că formele α și β sunt rezultatul unui eveniment de duplicare a genelor care a avut loc cu milioane de ani în urmă [5] .
Cinci gene umane funcționale care codifică izoforme ale proteinelor Hsp90 sunt prezentate sub forma unui tabel [7] :
| familie | localizare intracelulară | subfamilie | gena | familie |
|---|---|---|---|---|
| HSP90A | citoplasmatic | HSP90AA (inductibil) |
HSP90AA1 | Hsp90-α 1 |
| HSP90AA2 | Hsp90-a 2 | |||
| HSP90AB (exprimat constitutiv) |
HSP90AB1 | Hsp90-p | ||
| HSP90B | reticulul endoplasmatic | HSP90B1 | Endoplasmină/ GRP-94 | |
| CAPCANĂ | mitocondriale | CAPCANĂ1 | proteină asociată TNF1 |
Există 12 pseudogene umane (gene nefuncționale) care codifică izoforme suplimentare ale Hsp90 și nu sunt exprimate ca proteine.
Recent, a fost identificată o variantă citosolică legată de membrană a Hsp90 care nu avea un site de legare a ATP și a fost numită Hsp90N [8] . Acest transcript HSP90α-Δ-N este o himeră cu primii 105 bp. secvența de codificare derivată din gena CD47 de pe cromozomul 3q13.2 și secvența de codificare rămasă derivată din HSP90AA1 [7] . Cu toate acestea, mai târziu s-a descoperit că gena care codifică Hsp90N nu există în genomul uman . Acesta este posibil un artefact de clonare sau un produs al unei rearanjamente cromozomiale care apare într-o singură linie celulară [9] .
Structura generală a Hsp90 este similară cu cea a altor proteine prin aceea că conține toate blocurile de construcție secundare comune (de exemplu , elice alfa , foi beta și bobine aleatorii). Fiind o proteină citoplasmatică, Hsp90 are structură globulară, care constă în principal din reziduuri de aminoacizi nepolare în interior și polare în exterior, această proprietate îi permite să interacționeze cu apa. Hsp90 conține nouă elice și opt foi antiparalele beta, care se combină pentru a forma mai multe structuri sandwich alfa/beta. Cele 310 elice alcătuiesc aproximativ 11% din resturile de aminoacizi ale proteinei, ceea ce este mult mai mare, în medie de 4%, decât în alte proteine.
Hsp90 constă din patru domenii structurale [10] [11] [12] :
Structurile cristaline sunt disponibile pentru domeniul N-terminal al drojdiei și Hsp90 uman [13] [14] [2] , pentru complexele de la capătul N-terminal cu inhibitori și nucleotide și pentru domeniul mijlociu al drojdiei Hsp90 [13] [14 ] ] [15] . Recent, au fost elucidate structurile de lungime completă ale proteinelor Hsp90 din E. coli (2IOP, 2IOQ) [16] , drojdie (2CG9, 2CGE) [17] și reticulul endoplasmatic de câine (2O1U, 2O1V) [18] [19] .
Hsp90 formează homodimeri , în care contactele locale sunt localizate în interiorul capătului C-terminal într-o conformație de dimer deschis. N-terminalele contactează, de asemenea, într-o conformație de dimer închis [15] .
Domeniu N-terminalDomeniul N-terminal împărtășește omologie nu numai între membrii familiei de însoțitori Hsp90, ci și printre membrii superfamiliei kinazei ATPaze/GHKL (abreviat de la G yrase , H sp90, Histidin Kinase, Mut L ) [11] .
Buzunarul obișnuit de legare pentru ATP și inhibitorul geldanamicina este situat în domeniul N-terminal. Aminoacizii care sunt direct implicați în interacțiunea cu ATP sunt Leu34, Asn37, Asp79, Asn92, Lys98, Gly121 și Phe124. În plus, ionii de Mg 2+ și mai multe molecule de apă formează interacțiuni de legătură, prin legături electrostatice și, respectiv, de hidrogen, între moleculele Hsp90 și ATP. În plus, reziduul Glu33 este necesar pentru hidroliza ATP.
Domeniu mediuDomeniul de mijloc este împărțit în trei zone:
Domeniul mijlociu (MD) este, de asemenea, implicat în legarea la proteina client. De exemplu, proteinele cunoscute că interacționează cu acest MD Hsp90 includ PKB/Akt1, eNOS [20] [21] , Aha1, Hch1. În plus, legarea substratului (de exemplu, Aha1 și Hch1) la MD este de asemenea cunoscută pentru a crește activitatea ATPazei Hsp90 [15] [22] .
Domeniul C-terminalDomeniul C-terminal are un site alternativ de legare ATP care devine disponibil atunci când buzunarul Bergerat al capătului N-terminal al proteinei este ocupat [23] [24] .
La capătul C-terminal al proteinei se află site-ul de recunoaștere a motivului repetitiv al tetratripeptidei (TPR), o pentapeptidă MEEVD conservată care este responsabilă de interacțiunile cu cofactori precum imunofilinele FKBP51 și FKBP52, fosfoproteina 1 indusă de stres (Sti1/Hop), ciclofilina-40, PP5, Tom70 și multe altele [25] .
În celulele nestresate, Hsp90 joacă un număr de roluri importante, care includ sprijinirea în pliere, transport intracelular, întreținere și degradare a proteinelor și facilitarea semnalizării celulare.
Se știe că Hsp90 se asociază cu structurile non-native ale multor proteine, ceea ce duce la sugestia că Hsp90 este implicată în plierea proteinelor în general. S-a demonstrat că Hsp90 inhibă agregarea unei game largi de proteine „client” sau „substrat” și, prin urmare, acționează ca o însoțitoare de protecție comună. Cu toate acestea, Hsp90 este ceva mai selectiv (selectiv) decât celelalte însoțitori.
Proteinele eucariote care nu mai sunt necesare sau pliate greșit sau deteriorate în alt mod sunt de obicei marcate pentru degradare (distrugere) prin poliubiquitinare . Aceste proteine ubiquitin sunt recunoscute și destructurate de proteazomii 26S . Prin urmare, proteazomii 26S sunt o parte integrantă a mecanismului de degradare a proteinelor celulare. În plus, este necesară o sursă constantă de Hsp90 funcțional pentru a menține structura terțiară a proteazomului. În cele din urmă, experimentele cu mutanți Hsp90 sensibili la căldură și proteazomii 26S sugerează că Hsp90 este responsabil pentru cea mai mare parte, dacă nu pentru toată, activitatea ATPazei proteazomului.
Receptorul de glucocorticoizi (GR) este cel mai amănunțit exemplu studiat de receptor de steroizi a cărui funcție depinde în mod critic de interacțiunea cu Hsp90 [26] [27] . În absența cortizolului , un hormon steroidian, GR se află în citosol, complexat cu mai multe proteine însoțitoare, inclusiv Hsp90 (vezi figura din dreapta). Aceste însoțitori mențin GH într-o stare capabilă să lege hormonul. Al doilea rol al Hsp90 este de a lega imunofilinele (de exemplu, FKBP52), care atașează complexul GR de calea proteinei dineinei , care translocă (transferă) receptorul activat din citoplasmă la nucleul celular [28] . Odată ajuns în nucleu, GR se dimerizează și se leagă de anumite secvențe de ADN și, prin urmare, îmbunătățește expresia genelor sensibile la GR. Hsp90 este, de asemenea, necesar pentru funcționarea corectă a unui număr de alți receptori steroizi , inclusiv cei responsabili pentru legarea aldosteronului [29] , androgenului [30] estrogenului [31] și progesteronului [32] .
Celulele canceroase supraexprimă un număr de proteine, inclusiv receptorii factorului de creștere, cum ar fi EGFR sau proteine de transducție a semnalului, cum ar fi PI3K și AKT (inhibarea acestor proteine poate induce apoptoza ). Hsp90 stabilizează diverși receptori ai factorilor de creștere și mai multe molecule de semnalizare, inclusiv proteinele PI3K și AKT. Prin urmare, inhibarea Hsp90 poate induce apoptoza prin inhibarea căii de semnalizare PI3K/AKT și a semnalelor factorului de creștere în general.
Un alt rol important al Hsp90 în carcinogeneză este stabilizarea proteinelor mutante, cum ar fi v-Src, fuziunile de oncogene Bcr/Abl și formele mutante p53 care apar în timpul transformării celulare.
În plus, Hsp90 este implicat în multe procese cheie ale oncogenezei, cum ar fi autosuficiența semnalelor de creștere, stabilizarea proteinelor mutante, angiogeneza și metastaza.