蛋白質折疊、修飾與降解

伴侶蛋白(GroEL/GroES,chaperonin)

/ GroEL = grow-EE-el; GroES = grow-EE-ess /

有些新生的蛋白質鏈特別愛彼此黏連,連被簡單的分子伴侶握住都還不夠——它們需要徹底獨自摺疊,躲進一間關上門、遠離人群的安靜房間裡。伴侶蛋白正是如此:一台桶狀的機器,把一個正掙扎著的蛋白質吞進一個私密小室,讓它獨自摺疊,然後打開把它放出來。研究得最透徹的那一種來自大腸桿菌,由兩個部件構成,叫GroEL和GroES。

GroEL是一個中空的圓筒,由兩個堆疊的亞基環組成,像兩隻杯口對杯口背靠背接在一起的杯子,每隻杯子都圍出一個寬敞的籠子。一個錯誤摺疊或未摺疊的蛋白質,因裸露的油膩斑塊而被識別,溜進其中一隻杯子裡。隨後GroES——一個圓頂狀的蓋子——像鍋蓋蓋鍋那樣扣在開口上,把蛋白質封在裡面。蓋上蓋子這個動作同時把內壁從厭水翻轉為親水,溫和地促使被困的鏈把油膩部分埋起來並摺疊。整個循環由ATP驅動:每一輪大約結合並裂解七個ATP分子,正是這個為蓋子約十秒鐘一開一合的節律計時。如果蛋白質摺好了,它就離開;若沒有,可被重新抓回小室裡再試一次。

伴侶蛋白之所以重要,是因為它們應對的是最難摺的那批蛋白質——這些蛋白質若沒人管,會在細胞質裡無可救藥地聚集成團;而GroEL/GroES系統是教科書級的範例,展示一台分子機器如何利用化學能對另一個分子做機械功。真核細胞有自己的版本(叫TRiC或CCT),它摺疊的對象之一便是構成細胞骨架的肌動蛋白和微管蛋白。誠實的提醒是:伴侶蛋白並不強行把蛋白質捏成形,也並非對每個蛋白質都起作用——它們只協助特定的一部分,多是大小能塞進籠子的蛋白質,辦法是給它們庇護和反覆嘗試的機會,而非替它們寫出答案。

在試管裡,一種本會結成無用團塊的未摺疊的酶,在加入GroEL、GroES和ATP後能正確地重新摺疊——蛋白質進入籠子,蓋子合上,幾秒鐘後一個摺疊正確的酶就出來了。

GroEL籠子拯救一個無法自行摺疊的酶。

籠子並不把形狀壓印到蛋白質上。它主要提供隔離(沒有鄰居可供結團)和反覆的、由能量驅動的摺疊機會;最終結構仍由序列決定。

又稱
chaperoninGroEL-GroESHsp60 system分子伴侣蛋白GroEL系统