| Histidinkináza-, DNA-gyráza B- a ATP-Hsp90 | |
|---|---|
| Pevný pásový model kvasinkového dimeru Hsp90 (α-helixy = červená, β-listy = azurová, smyčky = šedá) v komplexu s ATP (červená tyčinka). [jeden] | |
| Identifikátory | |
| Symbol | HATPase_c |
| Pfam | PF02518 |
| klan Pfam | CL0025 |
| Interpro | IPR003594 |
| CHYTRÝ | SM00387 |
| SCOP | 1ei1 |
| NADRODINĚ | 1ei1 |
| Dostupné proteinové struktury | |
| Pfam | struktur |
| PNR | RCSB PNR ; PDBe ; PDBj |
| PDB součet | 3D model |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
| protein Hsp90 | |
|---|---|
| Struktura N-terminální domény kvasinkového Hsp90 chaperonu. [2] | |
| Identifikátory | |
| Symbol | Hsp90 |
| Pfam | PF00183 |
| Interpro | IPR020576 |
| PROSITE | PDOC00270 |
| SCOP | 1ah6 |
| NADRODINĚ | 1ah6 |
| Dostupné proteinové struktury | |
| Pfam | struktur |
| PNR | RCSB PNR ; PDBe ; PDBj |
| PDB součet | 3D model |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
Hsp90 (zkráceně z anglického H eat s hock p rotein 90 ), také protein tepelného šoku 90 , je chaperonový protein , který pomáhá jiným proteinům správně se skládat (účastní se skládání ), stabilizuje proteiny před tepelným stresem a podporuje degradaci proteinů . Stabilizuje také řadu proteinů potřebných pro růst nádoru, a proto jsou inhibitory Hsp90 zkoumány jako protirakovinná léčiva.
Proteiny tepelného šoku jako třída patří mezi nejexpresivnější buněčné proteiny ze všech druhů [3] . Jak jejich název napovídá, proteiny tepelného šoku chrání buňky, když jsou vystaveny zvýšeným teplotám. Tvoří 1-2 % celkového obsahu bílkovin v nezatížených buňkách. Při zahřívání buněk se však podíl proteinů tepelného šoku zvyšuje na 4–6 % z celkového obsahu buněčných proteinů [4] .
Protein tepelného šoku 90 (Hsp90) je jedním z nejběžnějších proteinů obsahujících teplo. Název "90" pochází ze skutečnosti, že jeho molekulová hmotnost je asi 90 kilodaltonů. Protein o hmotnosti 90 kDa je považován za poměrně velký pro nefibrotické proteiny. Hsp90 se nachází v bakteriích a všech liniích eukaryot , ale zdá se, že chybí v archaea [5] . Zatímco cytoplazmatický Hsp90 je nezbytný pro životaschopnost za všech podmínek u eukaryot, bakteriální homolog HtpG lze použít za podmínek bez tepelného stresu [6] .
Hsp90 je vysoce konzervativní a je exprimován v různých organismech od bakterií po savce , včetně prokaryotického analogu HtpG (vysokoteplotní G protein) se 40% sekvenční identitou a 55% podobností s lidským proteinem [5] . Kvasinkový Hsp90 je ze 60 % identický s lidským Hsp90a.
V savčích buňkách existují dva nebo více genů kódujících cytosolové homology Hsp90 [5] , přičemž lidský Hsp90α má 85% sekvenční identitu s Hsp90β [7] . Předpokládá se, že α- a β-formy jsou výsledkem události genové duplikace, ke které došlo před miliony let [5] .
Pět funkčních lidských genů kódujících izoformy proteinů Hsp90 je prezentováno ve formě tabulky [7] :
| rodina | intracelulární lokalizace | podrodina | gen | rodina |
|---|---|---|---|---|
| HSP90A | cytoplazmatický | HSP90AA (indukovatelné) |
HSP90AA1 | Hsp90-a 1 |
| HSP90AA2 | Hsp90-a 2 | |||
| HSP90AB (konstitutivně vyjádřeno) |
HSP90AB1 | Hsp90-p | ||
| HSP90B | endoplazmatického retikula | HSP90B1 | endoplasmin/ GRP-94 | |
| PAST | mitochondriální | TRAP1 | Protein asociovaný s TNF1 |
Existuje 12 lidských pseudogenů (nefunkční geny), které kódují další izoformy Hsp90 a nejsou exprimovány jako proteiny.
Nedávno byla identifikována membránově vázaná cytosolová varianta Hsp90, která postrádala vazebné místo ATP a byla pojmenována Hsp90N [8] . Tento transkript HSP90a-A-N je chiméra s prvních 105 bp. kódující sekvence odvozená z genu CD47 na chromozomu 3q13.2 a zbývající kódující sekvence odvozená z HSP90AA1 [7] . Později však bylo zjištěno, že gen kódující Hsp90N v lidském genomu neexistuje . Toto je možná klonovací artefakt nebo produkt chromozomálního přeuspořádání vyskytující se v jediné buněčné linii [9] .
Obecná struktura Hsp90 je podobná struktuře jiných proteinů v tom, že obsahuje všechny běžné sekundární stavební bloky (např. alfa helixy , beta listy a náhodné závity). Jako cytoplazmatický protein má Hsp90 globulární strukturu, která se skládá hlavně z nepolárních aminokyselinových zbytků uvnitř a polárních vně, tato vlastnost mu umožňuje interakci s vodou. Hsp90 obsahuje devět šroubovic a osm antiparalelních beta listů, které se spojí a vytvoří několik alfa/beta sendvičových struktur. 310 helixů tvoří přibližně 11 % aminokyselinových zbytků proteinu, což je mnohem více, v průměru o 4 %, než u jiných proteinů.
Hsp90 se skládá ze čtyř strukturních domén [10] [11] [12] :
Krystalové struktury jsou dostupné pro N-terminální doménu kvasinkového a lidského Hsp90 [13] [14] [2] , pro komplexy N-konce s inhibitory a nukleotidy a pro střední doménu kvasinkového Hsp90 [13] [14 ] [15] . Nedávno byly objasněny kompletní struktury proteinů Hsp90 z E. coli (2IOP, 2IOQ) [16] , kvasinky (2CG9, 2CGE) [17] a psího endoplazmatického retikula (2O1U, 2O1V) [18] [19] .
Hsp90 tvoří homodimery , kde jsou místní kontakty umístěny uvnitř C-konce v konformaci otevřeného dimeru. N-koncovky se také dotýkají v uzavřené dimerové konformaci [15] .
N-terminální doménaN-terminální doména sdílí homologii nejen mezi členy rodiny chaperonů Hsp90, ale také mezi členy superrodiny kináz ATPáza/GHKL (zkráceně G yráza , Hsp90 , histidinkináza , Mut L ) [11] .
Obvyklá vazebná kapsa pro ATP a inhibitor geldanamycin se nachází v N-terminální doméně. Aminokyseliny, které se přímo účastní interakce s ATP, jsou Leu34, Asn37, Asp79, Asn92, Lys98, Gly121 a Phe124. Kromě toho ionty Mg 2+ a několik molekul vody tvoří můstkové interakce prostřednictvím elektrostatických a vodíkových vazeb mezi molekulami Hsp90 a ATP. Kromě toho je zbytek Glu33 nutný pro hydrolýzu ATP.
Střední doménaStřední doména je rozdělena do tří oblastí:
Střední doména (MD) se také účastní vazby na klientský protein. Například proteiny, o kterých je známo, že interagují s tímto Hsp90 MD, zahrnují PKB/Akt1, eNOS [20] [21] , Ahal, Hch1. Kromě toho je také známo, že vazba substrátu (např. Aha1 a Hch1) na MD zvyšuje aktivitu Hsp90 ATPázy [15] [22] .
C-terminální doménaC-terminální doména má alternativní vazebné místo ATP , které se stane dostupným, když je obsazena Bergeratova kapsa N-konce proteinu [23] [24] .
Na C-terminálním konci proteinu je rozpoznávací místo motivu tetratripeptidové repetice (TPR), konzervovaný pentapeptid MEEVD, který je zodpovědný za interakce s kofaktory , jako jsou imunofiliny FKBP51 a FKBP52, stresem indukovaný fosfoprotein 1 (Sti1/Hop), cyklofilin-40, PP5, Tom70 a mnoho dalších [25] .
V nestresovaných buňkách hraje Hsp90 řadu důležitých rolí, které zahrnují pomoc při skládání, intracelulárním transportu, udržování a degradaci proteinů a usnadnění buněčné signalizace.
Je známo, že Hsp90 se spojuje s nepřirozenými strukturami mnoha proteinů, což vede k domněnce, že Hsp90 se obecně podílí na skládání proteinů. Bylo prokázáno, že Hsp90 inhibuje agregaci široké škály „klientských" nebo „substrátových" proteinů, a proto působí jako běžný ochranný chaperon. Hsp90 je však poněkud selektivnější (selektivnější) než ostatní chaperony.
Eukaryotické proteiny, které již nejsou potřeba nebo jsou špatně složené nebo jinak poškozené, jsou obvykle označeny pro degradaci (zničení) polyubikvitinací . Tyto ubikvitinové proteiny jsou rozpoznávány a destruovány proteazomy 26S . Proto jsou proteazomy 26S nedílnou součástí mechanismu buněčné degradace proteinů. Kromě toho je vyžadován konstantní zdroj funkčního Hsp90 pro udržení terciární struktury proteazomu. Konečně, experimenty s mutanty Hsp90 citlivými na teplo a proteazomy 26S naznačují, že Hsp90 je odpovědný za většinu, ne-li za veškerou aktivitu proteazomové ATPázy.
Glukokortikoidní receptor (GR) je nejdůkladněji prostudovaným příkladem steroidního receptoru, jehož funkce je kriticky závislá na interakci s Hsp90 [26] [27] . V nepřítomnosti kortizolu , steroidního hormonu, se GR nachází v cytosolu, v komplexu s několika chaperonovými proteiny, včetně Hsp90 (viz obrázek vpravo). Tyto chaperony udržují GH ve stavu schopném vázat hormon. Druhou úlohou Hsp90 je vázat imunofiliny (např. FKBP52), které připojují komplex GR k proteinové dráze dyneinu , která translokuje (přenáší) aktivovaný receptor z cytoplazmy do buněčného jádra [28] . Jakmile je GR v jádře, dimerizuje a váže se na určité sekvence DNA, a tím zvyšuje expresi genů citlivých na GR. Hsp90 je také nezbytný pro správné fungování řady dalších steroidních receptorů , včetně těch, které jsou odpovědné za vazbu aldosteronu [29] , androgenu [30] estrogenu [31] a progesteronu [32] .
Rakovinné buňky nadměrně exprimují řadu proteinů, včetně receptorů růstových faktorů, jako je EGFR , nebo signálních transdukčních proteinů, jako jsou PI3K a AKT (inhibice těchto proteinů může vyvolat apoptózu ). Hsp90 stabilizuje různé receptory růstových faktorů a několik signálních molekul, včetně proteinů PI3K a AKT. Inhibice Hsp90 tedy může indukovat apoptózu prostřednictvím inhibice signální dráhy PI3K/AKT a signálů růstových faktorů obecně.
Další důležitou rolí Hsp90 v karcinogenezi je stabilizace mutantních proteinů, jako je v-Src, fúze Bcr/Abl onkogenů a mutantní formy p53 , které se objevují během transformace buněk.
Kromě toho se Hsp90 podílí na mnoha klíčových procesech onkogeneze, jako je soběstačnost růstových signálů, stabilizace mutantních proteinů, angiogeneze a metastázy.