蛋白质折叠、修饰与降解

伴侣蛋白(GroEL/GroES,chaperonin)

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

有些新生的蛋白质链特别爱彼此粘连,连被简单的分子伴侣握住都还不够——它们需要彻底独自折叠,躲进一间关上门、远离人群的安静房间里。伴侣蛋白正是如此:一台桶状的机器,把一个正挣扎着的蛋白质吞进一个私密小室,让它独自折叠,然后打开把它放出来。研究得最透彻的那一种来自大肠杆菌,由两个部件构成,叫GroEL和GroES。

GroEL是一个中空的圆筒,由两个堆叠的亚基环组成,像两只杯口对杯口背靠背接在一起的杯子,每只杯子都围出一个宽敞的笼子。一个错误折叠或未折叠的蛋白质,因裸露的油腻斑块而被识别,溜进其中一只杯子里。随后GroES——一个圆顶状的盖子——像锅盖盖锅那样扣在开口上,把蛋白质封在里面。盖上盖子这个动作同时把内壁从厌水翻转为亲水,温和地促使被困的链把油腻部分埋起来并折叠。整个循环由ATP驱动:每一轮大约结合并裂解七个ATP分子,正是这个为盖子约十秒钟一开一合的节律计时。如果蛋白质折好了,它就离开;若没有,可被重新抓回小室里再试一次。

伴侣蛋白之所以重要,是因为它们应对的是最难折的那批蛋白质——这些蛋白质若没人管,会在细胞质里无可救药地聚集成团;而GroEL/GroES系统是教科书级的范例,展示一台分子机器如何利用化学能对另一个分子做机械功。真核细胞有自己的版本(叫TRiC或CCT),它折叠的对象之一便是构成细胞骨架的肌动蛋白和微管蛋白。诚实的提醒是:伴侣蛋白并不强行把蛋白质捏成形,也并非对每个蛋白质都起作用——它们只协助特定的一部分,多是大小能塞进笼子的蛋白质,办法是给它们庇护和反复尝试的机会,而非替它们写出答案。

在试管里,一种本会结成无用团块的未折叠的酶,在加入GroEL、GroES和ATP后能正确地重新折叠——蛋白质进入笼子,盖子合上,几秒钟后一个折叠正确的酶就出来了。

GroEL笼子拯救一个无法自行折叠的酶。

笼子并不把形状压印到蛋白质上。它主要提供隔离(没有邻居可供结团)和反复的、由能量驱动的折叠机会;最终结构仍由序列决定。

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