分子伴侣(molecular chaperones)

分子伴侣 (molecular chaperone)

（2018年10月）

分子伴侣(molecular chaperone)是指细胞中某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的某些部位相结合，从而协助蛋白质的正确折叠、组装、转运、降解错误折叠及抑制蛋白质聚集，维持正常的蛋白质稳态，本身并不参与最终产物的形成的一类分子。分子伴侣是生物体内普遍存在的一类蛋白质，广泛存在于原核生物和真核生物中。解螺旋 https://www.wendangku.net/doc/e09069603.html,

一、分子伴侣分类

1. 伴侣素家族(Charperonin，Cpn)

Cpn家族具有独特的双层7-9元环状结构的寡聚蛋白，它们以依赖ATP方式促进体内正常和应急条件下蛋白质折叠。它又可以分为GroE1(HSP60)家族和Tris家族。GroE1伴侣蛋白ATP依赖性构象变化从而促进底物蛋白质的折叠[1]。GroE1在体内与一种辅助因子，如

E.coli中的GroEs，发挥协同作用。Tris家族没有类似的辅助因子。

2. 热休克蛋白70（HSP70）家族

热休克蛋白（HSPs）其表达受包括热休克、营养缺乏、缺氧、中毒等的不同应激诱导，能够防止蛋白的错误折叠和聚集，维持细胞内稳态[2]。

HSP70家族是进化史上最保守的蛋白质之一，家族成员包括四个：grp78、mtp70、hsc70及hsp70。HSP70同疏水的肽类有高亲和力，并且随着ATP的水解而增高。HSP70与多肽之间的可逆作用在蛋白质的折叠、转运、错误折叠多肽的降解及其调控过程中有着重要的作用。HSP70表达和转录激活主要通过转录激活热休克因子1（HSF1）的作用而迅速调节。RNA聚合酶II启动子近端停顿的转录，受HSP70基因表达的调控。Hsp70是蛋白质稳态的重要参与者，在蛋白质折叠，解聚和降解中具有重要作用。HSP70通过泛素-蛋白酶体系统以及不同的自噬途径（巨自噬，微自噬和分子伴侣介导的自噬（CMA）在底物降解中起重要作用，有助于蛋白质降解[3]。

3. 热休克蛋白90（HSP 90）家族

热休克蛋白90（Hsp90）蛋白家族的成员是高度保守的普遍存在的分子，其分子量约为90kDa。属于分子伴侣，可以促进从头合成或错误折叠的蛋白质的折叠，并抑制蛋白的聚集。HSP90蛋白参与必需的细胞过程和调节途径，如细胞凋亡，细胞周期控制，细胞活力，蛋白质折叠和降解以及信号传导事件。此外，它们通过激活抗原呈递细胞和树突细胞诱导适应性

分子伴侣

分子伴侣：分子伴侣（chaperon)：细胞一类保守蛋白质，能识别肽链的非天然构象，通过与疏水肽段“结合和释放”（需要消耗ATP),防止蛋白质不正确的叠折，简化正确折叠途径或提供折叠的微环境。 超二级结构的概念：指蛋白质中相邻的二级结构单位(α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲)组合在一起，形成有规则的在空间上能辩认的二级结构组合体。又称为花样或模体称为基元。超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域 米氏常数Km的意义：①物理意义: 当反应速度达到最大反应速度（Vmax)的一半时的底物浓度. 单位：mol·L-1或mmol·L-1 ②Km是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质、底物种类及反应条件有关，与酶的浓度无关。对于专一性不强的酶来说对于每一个底物都有一个相应的Km值. 半不连续复制：DNA聚合酶只能按5…—3?方向催化合成DNA不能催化3…—5?方向合成, 这样一条链连续合成和另一条链不连续合成的复制方式,称为DNA的半不连续复制 操纵子：原核生物中几个功能相关的结构基因成簇串联排列组成的一个基因表达的协同单位（DNA序列）.一个操纵子只含有一个启动序列，但转录的产物为一条mRNA分子，带有编码几种蛋白质的信息。 TRNA的结构特点： 一级结构：70-90b，分子量在25kd左右，沉降系数4S左右（分子量三种主要RNA中最小）有较多稀有碱基（DHU 、T、ψ、mG和mA等） 3?末端为…CCA-OH 5?末端大多为pG…或pC… t RNA二级结构：三叶草形四环：二氢尿嘧啶环（D环）、反密码环、额外环、TψC环 四臂：氨基酸臂、二氢尿嘧啶臂、反密码臂、TψC臂（1）tRNA的二级结构由四臂、四环组成。已配对的片断称为臂，未配对的片断称为环。 （2）叶柄是氨基酸臂。其上含有CCA-OH3’，此结构是接受氨基酸的位置。 （3）氨基酸臂对面是反密码子环。在它的中部含有三个相邻碱基组成的反密码子，可与mRNA 上的密码子相互识别。 （4）左环是二氢尿嘧啶环（D环），它与氨基酰-tRNA合成酶的结合有关。 （5）右环是假尿嘧啶环（TψC环），它与核糖体的结合有关。TψC环中GTψC与核糖体中5S rRNA相应区段有碱基互补关系; （6）在反密码子与假尿嘧啶环之间的是可变环，它的大小决定着tRNA分子大小。

蛋白质,分子伴侣定义及运用

分子伴侣是一种引导蛋白质正确折叠的蛋白质。当蛋白质折叠时，它们能保护蛋白质 分子免受其它蛋白质的干扰。很多分子伴侣属于热休克蛋白（例如HSP-60），它们在细胞受热时大量合成。热激可导致蛋白质稳定性降低，增加错误折叠的几率，因此在受到热刺 激时，细胞中的蛋白质需要更多热休克蛋白的帮助。 目录 1基本简介 分子伴侣是细胞中一大类蛋白质, 是由不相关的蛋白质组成的一个家系，它们介导其 它蛋白质的正确装配，但自己不成为最后功能结构中的组分。分子伴侣的概念有三个特点: ①凡具有这种功能的蛋白，都称为分子伴侣，尽管是完全不同的蛋白质。 ②作用机理是不清楚的,故用了“介导”二字,以含糊其辞,“帮助”二字可理解为：通过催 化的或非催化的方式，加速或减缓组装的过程，传递组装所需要的空间信息，也可能抑制 组装过程中不正确的副反应。 ③分子伴侣一定不是最终组装完成的结构的组成部分，但不一定是一个分离的实体。如一些蛋白水解酶的前序列，以及一些核糖核蛋白体的加工前的部分，若具分子伴侣的作用，也称为分子伴侣。组装的涵意比较广,主要指:帮助新生肽的折叠、帮助新生肽成熟为 活性蛋白、帮助蛋白质跨膜定位、亚基组装等。 2发现历程 分子伴侣1987 年Lasky首先提出了分子伴侣的概念。他将细胞核内能与组蛋白结合并能介导核小体有序组装的核质素称为分子伴侣。根据 Ellis 的定义，这一概念延伸为“一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质 结构执行功能时的组份”。热休克蛋白就是一大类分子伴侣。1987年，Ikemura发现枯草 杆菌素的折叠需要前肽的帮助。这类前肽常位于信号肽与成熟多肽之间，在蛋白质合成过 程中与其介导的蛋白质多肽链是一前一后合成出来的，并以共价键相连接，是成熟多肽正 确折叠所必需的，成熟多肽完成折叠后即通过水解作用与前肽脱离。Shinde和Inouye将 这类前肽称为分子内伴侣。

分子名词解释

.核小体（nucleosome):线性的DNA分子被折叠盘曲而包装的第一层次，数种真核细胞间期染色质经松解处理后呈现串珠样结构。 增强子（enhancer）指真核生物的一段DNA序列，不具有方向性，距离结构基因可远可近（甚至可以位于内含子）。它与某些蛋白质因子结合后，通常能够增强启动子的转录活性，有时也可以抑制转录 核酶（ribozyme）指具有催化活性的RNA，其作用底物是RNA，主要参与RNA的加工成熟。 分子伴侣（molecular chaperon）帮助新生多肽链折叠成天然空间构象的一类保守蛋白质（如热休克蛋白），在原核细胞和真核细胞中广泛存在。分子伴侣：它是细胞中一类能够识别并结合到不完全折叠或装配的蛋白质上以帮助这些多肽正确折叠、转运或防止他们聚集的蛋白质，其本身不参与终产物的形成 模板链：在转录过程中，RNA聚合酶以DNA双链中的一条链为模板，按照碱基互补配 对原则合成RNA，这条作为模板的DNA链，就叫模板链。 原位杂交（in situ hybridization）：使用DNA或者RNA探针来检测与其互补的另一条链在细菌或其他真核细胞中的位置。 基因家族（Families of genes）：同一物种中结构与功能相似，进化起源上密切相关的一组基因。 转座子：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位 增强子（Enhancer）包括启动子上游或下游的一段DNA序列，可以增强启动子发动转录，提高转录效率。指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。 RNA的编辑（RNA editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、添加或缺失等现象。 RNA的再编码（RNA recoding)把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码 核酶（ribozyme）具有催化功能的RNA为核酶 核小体(nucleosome)是染色质的基本结构单位，由大约200bp 的DNA和组蛋白质八聚体及外围H1蛋白所组成 转座子（transposon，Ｔn）：存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位 分子伴侣(molecular chaperone)细胞中一类能够识别并结合到不完全折叠或装配的蛋白质上以帮助这些多肽正确折叠、转运或防止它们聚集的蛋白质，其本身不参与终产物的形成。基因家族（gene family)真核生物的基因组中有很多来源相同、结构相似、功能相关的基因，将这些基因称为基因家族。

TRiC 分子伴侣系统

TRiC分子伴侣系统 王莺综述 摘要：综述了TRiC分子伴侣系统的结构、功能及作用底物方面的研究进展。TRiC 分子伴侣能够特异地帮助细胞内新生的肌动蛋白、微管蛋白、周期蛋白E等折叠。 分子伴侣是一类能特异地结合和释放底物蛋白的蛋白分子，它们帮助底物蛋白实现正确折叠、寡聚体组装、向特定细胞器转运或变换活化/去活化构象等(1-4)。分子伴侣既可以与未折叠的蛋白结合使其在获得正确折叠之前维持未折叠的可溶状态，又可以通过与错误折叠的蛋白结合使其重新回到未折叠状态并进一步正确折叠。需要指出的是，分子伴侣本身并不含有有关正确折叠的任何特定信息,它们只是通过疏水键阻止非天然状态的蛋白分子间或分子内的不正确相互作用,从而增加正确折叠的产率(5)。 分子伴侣这个概念是从功能上定义的,凡是具有上述功能的蛋白质都可以称为分子伴侣,但是它们的结构可以完全不相同.目前鉴定出来的分子伴侣主要是几类进化高度保守、结构各不相同的蛋白质家族（见表1），其中研究最清楚的是热休克蛋白HSP70/DnaK和分子伴侣素TRiC/GroES家族(6-10)。本文主要综述TRiC的结构、功能和作用底物等方面的研究进展。 表1 分子伴侣家族的主要成员（摘自国外医学遗传学分册，2002年，第二期）

1. TRiC分子伴侣系统简介 TRiC分子伴侣系统属于分子伴侣素（chaperonin）家族。分子伴侣素是进化上最为保守的蛋白之一，从结构上可以分为两类，一类见于原核细胞和真核细胞器，以GroEL和HSP60为代表，另一类见于古细菌和真核细胞，以thermosome 和TRiC为代表(3,11,12)。TRiC（TCP-1 ring complex）又称为CCT (chaperonin containing TCP-1),是存在于真核细胞胞质中重要的分子伴侣系统。 2．TRiC分子伴侣系统的结构 分子伴侣素是中空圆柱形的蛋白复合物，由两个背对背的环堆叠而成，每个环有7－9个同源或异源亚单位。晶体结构研究表明I类和II类分子伴侣素有相似的结构域排列方式(11-14)。以GroEL为例，一个GroEL亚单位由三个结构域组成：赤道结构域（Equatorial domain），包含ATP结合位点及大部分环内、环与环之间的相互作用位点；顶端结构域（Apical domain），位于中空圆柱的两端开口处，包含底物蛋白和辅助分子（cochaperonin）结合位点；中间结构域（Intermediate domain）,在顶端结构域结合ATP前后发生构象变化时象铰链一样连接顶端结构域和赤道结构域（图1）。底物蛋白主要依靠暴露的疏水侧链和GroEL顶端结构域的疏水残基相互作用，进而多种非天然形式的底物在GroEL的中央空腔完成正确折叠过程。此外，GroEL介导的蛋白质折叠需要辅助分子GroES 的协助，GroES是由相对分子量为1.0 X103的七个亚基组成的聚环，象“盖子”一样连在GroEL的一端，保证底物在一个相对密闭的环境完成折叠过程(13-16)。 图1 GroEL-GroES分子伴侣系统结构示意图（摘自Science 2002, 295:1852-1858）与I类分子伴侣素相比，II类分子伴侣素TRiC的结构相对复杂(17)。I类分子伴侣素GroEL的环是由七个同源亚单位构成，II类分子伴侣素中古细菌thermosome的环由2－3种不同的亚单位组成包含8－9个亚单位的异源聚环，

分子伴侣

课程论文 题目分子伴侣的作用机理及研究进展 学院动物科学学院 专业水产养殖 年级2012级 学号21217059 姓名彭超 指导教师龚兴国 成绩_____________________ 2012 年10 月17 日

分子伴侣的作用机理及研究进展 彭超 浙江大学动物科学学院，杭州 310000 摘要：分子伴侣是一类能够稳定另一种蛋白质的不稳定构象和协助其它多肽进行正常折叠、组装、跨膜转位、降解错误折叠蛋白质的蛋白质, 并在DNA的复制、转录、细胞信号转导、微管的形成和修复、免疫调控、抗肿瘤和病毒感染、细胞抗衰老等过程中发挥重要作用的蛋白质。自分子伴侣发现以来，对其功能和作用机理进行了广泛而深人的研究。本文综述了分子伴侣的概念、类型及功能，作用机理及应用方面的研究进展。 关键词：分子伴侣生物学功能作用机理 1 分子伴侣的概念及其发展 随着X-射线衍射技术与二维核磁共振技术的不断发展, 已有几百种蛋白质三维结构研究得比较清楚。但对于这些蛋白质是如何折叠成天然构象的机制和途径还知之甚少。一般认为, 蛋白质分子的三级和四级结构完全决定于多肽的氨基酸顺序。Anfinsen提出的“多肽链的氨基酸顺序包含了形成其热力学上稳定的天然构象所必需的全部信息”的理论表明，在体外变性伸展的多肽链或在细胞内合成的新生肽链，应该可以自发地折叠并形成有功能的构象，而不需要其他分子的帮助和外加能量的补充[1]。但人们已经发现许多蛋白质在体外并不能自发折叠。而生物体活细胞内蛋白质的浓度非常高，在高等生物体温下十分容易聚合。事实上这种聚合在生物体内并未发生，这表明生物在进化过程中形成了克服这种危险聚合的机制。因此，经典的蛋白质折叠的“自组装学说”受到了有力的挑战。而新的“有帮助的组装”的观点认为，新生肽链折叠并组装成有功能的蛋白质并非都是自发进行的，在相当多的情况下是需要其他蛋白质的帮助。而帮助蛋白就是分子伴侣[2]。自从分子伴侣被确认以来，人们发现几乎在细胞代谢的所有过程中都有分子伴侣发挥作用[3]。近年来的一些研究表明,很多蛋白质的折叠与装配有其它蛋白或酶的参与, 其中分子伴侣就是研究得最多的一种。分子伴侣（molecular chaperones）是一类进化上非常保守的蛋白质, 能与结构、大小、定位和最终功能都不相同的多肽链非特异性结合, 催化介导蛋白质特定构象的形成, 参与体内蛋白质的折叠、装配与转运[4]。 蛋白质的空间结构是体现生物功能的基础, 蛋白质的折叠则是形成空间结构的过程。下面我们回顾一下分子伴侣的概念提出的过程。 早在1961年, Anfinsen提出的“多肤链的氨基酸顺序包含了形成其热力学上稳定的天然构象所必需的全部信息”理论为人们广泛接受。 1962年,Ritossa首先在果蝇体内发现HSP[5]。 1974年,Tisseres从热激果蝇幼虫的唾液腺等部位分离到了6种新的蛋白质, 即HSP[6]。 1978年，Laskey等首先开始使用分子伴侣这一概念。他们在研究非洲爪蟾核小体形成时发现一种酸性核蛋白-nucleoplasmin。实验表明它在DNA与组蛋白装配成核小体时是必需的。在生理离子强度下, 体外把DNA与组蛋白混合在一起, 不能自我组装, 而是形成沉淀。如果把组蛋白与过量nucleoplasmin混合,再加入DNA, 则可形成核小体结构, 而且最终形成的核小体中没有nucleoplasmin。现在认为nucleoplasmin的作用可能是避免带负电的DNA 与带正电的组蛋白之间强静电吸引而形成非特异结合的不溶聚合物[4]。

分子伴侣的研究进展

分子伴侣的研究进展 1、分子伴侣的发现和定义 第一个分子伴侣-核质蛋白，是英国的laskey于1978年发现的。他在研究DNA和组蛋白在体外生理离子强度条件下重组时，发现必须有细胞核内一种酸性蛋白-核质素存在时才能成功组装成核小体，否则就会发生沉淀[2]。 1980年，英国的R.J.Ellis在研究高等植物叶绿体中的核酮糖1,5-二磷酸羧化酶-加氧酶时，发现在叶绿体中合成的八个大亚基和在细胞质中合成的八个小亚基都必须先于一种蛋白结合后，才能在叶绿体内组装成有活性的Rubisco酶分子。 1986年，Ellis在英国皇家学会组织的一个讨论会上提出“Rubisco结合蛋白“可能是核质素之后的第二个分子伴侣。同年，Pelham讨论了热休克蛋白家族（Hsp70）在细胞受到刺激时以及在正常细胞活动中对核内、细胞质内、内质网内蛋白质的组装和拆卸所起的各种作用，提出分子伴侣的作用可能是很广泛的。 1987年，Ellis在英国的《NA TURE》杂志上正式提出分子蛋白（molecular chaperone）的概念。 经过几度修正，1997年，Ellis对“分子伴侣”下了一个功能意义上的定义：分子伴侣使一大类相互之间没有关系的蛋白，它们具有的共同功能是帮助其他含蛋白的结构在体内进行非共价的组装或卸装，但不是这些结构在发挥其正常的生物功能是的永久组成成分。也就是说，凡是具有此功能的大分子都可以称之为分子伴侣，它们的序列和结构可以完全不同。 分子伴侣的发现使新生肽链自发折叠和组装的传统概念受到冲击而发生了很大的转变。从“自组装”到“有帮助的组装”使新生肽链折叠研究在概念上的一个深刻的转变。 2、分子伴侣的分布和种类 分子伴侣广泛存在于原核生物和真核生物中。主要是进化上比较保守的热休克蛋白。目前所研究的主要有Hsp28家族、Hsp40（Dnal）家族、Hsp60（GroEL）家族、Hsp70（Dnak）家族、Hsp90（HtpG）家族、Hsp100（CIp）家族，此外还有核浆素、伴侣素等[2]。其中,Hsp70s和chaperonins是在真核和原核生物中研究的最多、理解的最透彻的两大类分子伴侣. 当它们结合和释放底物时, 都需要有ATP和其它辅助因子的参与[3]。 3、分子伴侣的功能 现阶段，关于分子伴侣的研究已经取得了重大进展，对分子伴侣促进生物大分子折叠、组装、转运及降解等机制也有了一些突破。特别是对热休克蛋白的形态、结构、功能等的研究。 3.1 分子伴侣在蛋白质折叠中的作用 所有的分子伴侣家族都具有帮助生物大分子(主要是蛋白质)折叠和组装的功能，体外合成的蛋白质不能正确的折叠和组装，或者是折叠和组装的速度很慢[1]。而在生物机体内，因为有分子伴侣的参与，折叠

分子伴侣

分子伴侣 定义 第一个分子伴侣（Molecula chaperone）-核质素是Laskey等于1978年在非洲爪蟾（Xenopus laevis）卵的浸出液中发现的[1]。1980年，R.J.ELLis 在研究叶绿体内的核酮糖 1，5-二磷酸羧化酶-加氧酶（Ribulose1，5-lisphosphate carboxy-lase-oxygenase，Rubisco）时发现了继核质素之后的第二个分子伴侣。1993年Ellis对分子伴侣做了确切的定义：即分子伴侣是一类帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价的组装，但并不构成被帮助的蛋白质的组成部分的相互之间有关系的蛋白质[2]。经过几十年的研究，分子伴侣的概念已经扩展到是一类能帮助其他蛋白进行正确折叠、组装、转运、介导错误折叠的蛋白质进行降解、参与抗原的加工呈递和染色体的复制[3]，并作用于一些信息转导分子以调节生长发育的蛋白质。 作用及作用机制 分子伴侣能够识别并调节细胞内多肽的折叠,除了能介导新生肽链的折叠、装配这一广为人知的功能外,还具有介导蛋白跨质膜转运[4]、调控信息传递通路和转录复制[3]、参与微管形成与修复和防止未折叠的蛋白质变性、免疫调控、抗肿瘤和病毒感染、促进细胞具有无限分裂潜能而抗衰老[5]等多重功能。 分子伴侣的多重功能大多是通过多肽链的正确折叠和协助具有不同功能的蛋白的形成来实现的。大部分蛋白的形成是在核糖体结合因子(ribosome-bound factors) -Hsp70- 伴侣素(chaperonins)三个分子伴侣组件的介导下折叠完成的。核糖体结合因子是与多肽链最早结合的一类分子伴侣，主要通过结合多肽链的疏水区域来保持多肽的可溶性，且与Hsp70相互协作完成多肽的初步折叠[6]。Hsp70能识别短序列的疏水残基，在Hsp40和NEFs的调控下，同时伴随着 ATP 的结合与水解，Hsp70的构象相应发生变化，从而完成与底物的结合和释放循环。被释放的底物可能重新与Dna K结合并继续折叠，或者过渡到下游的分子伴侣伴侣素中，进一步完成折叠[7]。伴侣素是一类特殊的分子伴侣，位于折叠途径的最下游，通过把底物包裹在内部的空腔内阻止底物与其它多肽发生作用，最终使得底物在密闭空间中完成折叠[6]。

分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望

响［Ｊ］畅中国中西医结合杂志，２０１２，３２（２）：２５３‐２５６．［４２］莫汉有，王丽芳，周润华，等．青蒿琥酯对佐剂性关节炎大鼠 血ＩＬ‐１７、ＭＭＰ‐３及ＭＭＰ‐９的影响［Ｊ］畅重庆医学，２０１１，４０（７）：６２８‐６３０． ［４３］侯晓强，崔向军，潘蕾．青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑 膜细胞周期及细胞形态的影响［Ｊ］畅四川中医，２００９，２７（６）：１３‐１４． ［４４］张长城，潘蕾，崔向军．青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑 膜细胞增殖及ＴＮＦ‐α和ＩＬ‐１β分泌的影响［Ｊ］畅广东医学，２００９，３０（７）：１０４８‐１０４９． ［４５］马超，朴惠善．白花蛇舌草的研究进展［Ｊ］畅时珍国医国药， ２００６，２（１７）：２６９‐２７０． ［４６］张良，邢国胜，白人骁．白花蛇舌草对类风湿关节炎滑膜细胞 增殖的影响［Ｊ］畅江西中医药，２００８，５（１）：６４． ［４７］解雪峰，李俊，陈镇，等．野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大鼠 滑膜细胞的凋亡诱导作用［Ｊ］畅中国中药杂志，２００８，３３（２３）：２８３８‐２８４１． ［４８］陈晓宇，李俊，程文明，等．野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大 鼠滑膜细胞超微结构及分泌功能的影响［Ｊ］畅解剖学杂志，２００８，３１（４）：５０４‐５０７． ［４９］陈晓宇，李俊，解雪峰，等．野菊花总黄酮诱导佐剂性关节炎 大鼠滑膜细胞凋亡［Ｊ］畅解剖学报，２００７，３８（５）：５６９‐５７１． （收稿日期：２０１４‐０４‐１６） 作者单位：１１０００１沈阳，中国医科大学 分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望 解世洋 自噬作为一种介导溶酶体中胞质蛋白和细胞 器降解的分解过程，对于细胞应对各种外界刺激和 维持稳态至关重要［１］ 。在正常条件下，细胞正是通过蛋白生成与降解之间协调的平衡来维持自身稳态并持续更新细胞内的蛋白质组和细胞器。事实上，无论是基于对动物模型亦或是特定病理条件的研究，都表明自噬系统失常会导致不正常蛋白的显著堆积和细胞器的明显缺陷，从而导致细胞功能失常甚至于细胞死亡。而这也解释了为何自噬会参与到诸如细胞生长、分化、发展以及细胞对外来异 物的抵抗等过程中［２］ 。 根据胞质蛋白被运送进入溶酶体方式的不同，自噬被划分为大自噬、小自噬以及分子伴侣介导的自噬（ＣＭＡ）３种形式。而近年来，ＣＭＡ逐渐引起了研究者们越来越多的关注，ＣＭＡ的分子机制以及其在肿瘤发生发展中所扮演的角色成为了关注的重点，而基于抑制肿瘤细胞ＣＭＡ途径的实验研究则为未来的抗肿瘤治疗指明了一个崭新的方向。１　自噬的定义与分类 自噬是细胞消化掉自身的一部分，是细胞内的物质成分利用溶酶体被降解过程的统称，它是真核细胞所特有的。自噬是细胞对内外界环境压力的一种反应，在某些情况下自噬还可以导致细胞死亡，被认为是区别于细胞凋亡（Ⅰ型程序性死亡）的 另一种细胞程序性死亡形式（Ⅱ型程序性死亡）。 事实上，细胞正常情况下很少发生自噬，除非有诱发因素的存在。而由于这些来自细胞内外的诱发因素长期存在，因此，细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。所以说自噬是广泛存在于真核细胞中的生命现象，是生物在其发育、老化过程中都存在的一个清除自身多余或受损细胞器的共同机制。生命体借此维持蛋白代谢平衡及细胞环境稳定，这一过程在细胞清除废物、结构重建、 生长发育中起重要作用［３］ 。 根据细胞内底物运送到溶酶体腔内方式的不同，自噬可分为３种主要方式：大自噬（ｍａｃｒｏａｕｔｏ‐ｐｈａｇｙ）、小自噬（ｍｉｃｒｏａｕｔｏｐｈａｇｙ）和ＣＭＡ。大自噬是最具有特征的自噬过程并且可能也是细胞内最普遍的溶酶体降解方式。在大自噬中通过自噬体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）与溶酶体（ｌｙｓｏｓｏｍｅ）的融合，底物蛋白进入溶酶体腔并被溶酶体中的酶水解，这种吞噬了细胞内成分的溶酶体被称为自噬溶酶体（ａｕｔｏｐｈａｇｏｓｏｍｅ）［３］。相比之下，小自噬则是直接通过溶酶体膜的直接内陷，包裹吞噬细胞质中的底物。大、小自噬均可以通过选择或者非选择机制来吞饮大的细胞结构［４］。而ＣＭＡ又区别于其他自噬途径，是一种独特的具有选择性的细胞自噬机制。事实上，将ＣＭＡ与其他２种自噬区别开来的正是其特有的通过胞质中的分子伴侣对底物蛋白的选择作用。因此，在ＣＭＡ中，底物蛋白并不是通过“吞饮”方式，而是通过溶酶体膜上的受体进入

分子伴侣与蛋白质的折叠

分子伴侣与蛋白质的折叠 摘要：蛋白质的折叠的研究，是科学家研究蛋白质生物活性的重要部分。蛋白质是一种生物大分子，要经过折叠，组装，形成特定的空间的三维形状才能有活性的。肽链的折叠过程往往不能百分百的折叠正确，需要分子伴侣协助，以及纠正。本文主要介绍分子伴侣由来与蛋白质的折叠，大分子物质对蛋白质折叠的影响，以及分子伴侣在蛋白质的折叠过程中起到的作用和原理。 关键词：分子伴侣蛋白质折叠 1分子伴侣 1.1分子伴侣的定义由来 在1978年，Laskey发现DNA和组蛋白在重组的时候，发现完成这过程必需要有细胞核内的一种酸性蛋白质-核质素的参与，不然就会形成沉淀而不能形成核小体，Laskey就给这种核质素起名“mo-lecular chaperone"。1987年Ellis正式在《NA TURE》提出分子伴侣的概念。对分子伴侣的比较贴切的定义是1993年Ellis给的：分子伴侣是一类相互之间有关系的蛋白质他们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价的组装，并且不是在组装完成结构在发挥其正常的生物功能时的组成部分。分子伴侣广泛分布于各种生物体,包括了几种类型的蛋白质[1],大多为应激蛋白。主要的有热休克蛋白70(HSP70)、HSP90、伴侣素(包括HPSP60和HSP10)和核浆素等。 1.2 分子伴侣与蛋白质复性 蛋白质的变性的定义是：环境变化或化学物质使蛋白质的天然构象遭到破坏。蛋白质的变性的逆过程是蛋白质的复性，蛋白质的复性必然会需要除了共价的肽键和二硫键外的大量复杂的次级键的复合，因为次级键功能是维持蛋白质分子三维结构。在蛋白质的复性过程中，必然是次级键的复合的正确途径与错误途径相互竞争的，因此只有提高正确途径的竞争，才能提高蛋白质复性效率。目前研究表明分子伴侣的作用机制[2]：通过与变性蛋白质在复性中暴露的反应表表面结合，从而阻止这些反应表面与其他区域作用产生不正确的构型来完成的。 研究表明蛋白质在蛋白质复性中有两个作用[3]：(1)帮助变性蛋自质完成正确的折叠;(2)在A TP的存在下负责对正在复性或复性好的蛋自质进行监控，防止蛋自质错误折叠。据了解分子伴侣没有包括控制蛋白质正确折叠的立体信息，它主要阻止肽链在折叠完成之前其分子内部或者多肽链之间的非特异性的凝聚即是分子内和多肽链之间的相互作用，增加了处于折叠中间态的多肽链正确折叠的概率，从而提升了蛋白质正确折叠的效率。 近年来，学者对分子伴侣与蛋白质复性的研究越来越多。“小分子伴侣”是指GroEL顶端区域氨基酸残基191-345的片段,其N端融合了由17个氨基酸组成的组氨酸标签,由Zahn 等于1996年首次构建,该片段可以在大肠杆菌中表达,其发酵产量可达到556. 3mg/L[4]。其作用原理是它们保留了GroEL顶部区域的多肽结合部位,能够和底物蛋白质以1∶1形成瞬间的结合物,使变性蛋白质相应的成单分形式,从而防止多肽链的错误折叠,抑制聚集体的形成保证在隔离的条件下进行复性。关怡新等[5]在重组人γ-干扰素(rhIFN-γ)体外复性中,初始蛋白质浓度为100mg/L,加入分子伴侣GroEL 191-345,复性后蛋白回收率提高了2.2倍,活性提高了近3倍。 1.3 分子伴侣相互作用 蛋白质在体内可以快速折叠形成，主要原因第一是分子伴侣，第二是折叠酶。分子伴侣之间的协同作用是使蛋白质折叠高效形成的重要因素。目前分子之间的协同作用主要有两种模式[6]，第一：pathway model。这种模式是：分子伴侣之间的相互偶联参与调节新生多肽的

分子内分子伴侣--Pro肽的功能和应用

分子内分子伴侣——Pro肽的功能和应用 段静波 四川农业大学生物技术系（625014） E-mail：djb08006960@https://www.wendangku.net/doc/e09069603.html, 摘要：本文综述了分子内分子伴侣的分类、结构、作用机制、模板作用、研究现状及应用前景。在体内，许多蛋白质，如很多胞外蛋白酶、某些多肽激素等都以含前导肽的前体形式合成。前导肽在蛋白质折叠中具有分子伴侣的功能。为了与一般意义上的分子伴侣相区别，人们将对蛋白质折叠有帮助的前导肽称为分子内分子伴侣。随着对分子内分子伴侣的进一步研究和相关知识的不断深入，分子内分子伴侣在疾病的预防、诊断和治疗、生物制品的开发以及辅助蛋白质复性等方面展示出广阔的前景。 关键词：分子内分子伴侣；分子伴侣；前导肽；蛋白质折叠 1. 引言 三十多年以前，Anfinsen[1]及其合作者在研究RNase的复性时发现：RNase多肽链在8.0mol/L脲和β-巯基乙醇中还原变性，当透析除去脲和巯基乙醇后，变性的RNase多肽链在空气中被氧化并能自发折叠恢复生物活性。 RNase的8个巯基随机会有105种不同方式形成二硫键，然而变性的多肽链在复性过程中只选择了其中的一种方式，说明RNase多肽链的一级结构从根本上决定了自身折叠成特定的天然结构，也就是说天然构象是由氨基酸序列决定的。他们认为:天然蛋白质的三维结构是在一定的环境条件下整个系统的总自由能(Gibbs free energy)处于最低的状态，是蛋白质可能采取的构象中最稳定的结构，所以伸展的多肽链在适当的溶液环境中能够自发折叠成天然构象，而不需要其他任何的信息诱导或能量供给，这就是Anfinsen等提出的经典“热力学假说”。这一假说得到许多实验的证明，许多蛋白(特别是一些小分子蛋白)在体外能够可逆地进行变性复性即为有力的证据之一。 但是，随着对蛋白质折叠研究的广泛和深入开展，人们发现还有相当多的蛋白质在体外的变性复性过程并非完全可逆，有的变性多肽链的复性效率很低，而且复性速度大大低于体内的折叠速度，所以多肽链在折叠过程中一定受到许多因素的影响，显然受到动力学上的控制。动力学控制蛋白质折叠的观点认为：蛋白质折叠是以一定的速率和特定的途径进行的，折叠过程存在着N(N≥1)级能垒(即折叠路径)（图1）所示，每一级能垒处即存在中间态蛋白构象。能垒阻碍了蛋白质获得最稳定的天然构象，从而使得蛋白质处于某种亚稳态。这种观点用公式描述为： 其中，U为变性伸展态，I为中间折叠态，N为天然活性态，A为聚集态

takara分子伴侣说明书

Cat. # 3340 For Research Use Chaperone Plasmid Set Product Manual v201405

Table of Contents I. Description (3) II. Components (3) III. Storage (5) IV. Protocol (5) V. FAQs (6) VI. References (8) VII. Related Products (9) Safety Precautions Because the araB promoter and araC gene derived from Salmonella typhimurium are present on the Chaperone Plasmids pG-KJE8, pGro7, pKJE7, and pTf16, please follow all relevant guidelines for experiments using recombinant DNA as indicted by your organization when using this prod-uct.

I．Description Large-scale expression of recombinant proteins is essential for structural and func- tional analyses of proteins. A variety of protein expression systems have been devel- oped to produce high levels of protein. Escherichia coli is commonly used as a host for protein expression, since it is a simple system that can be used to express a wide variety of proteins. However, expression of protein in E. coli often results in various problems, such as the formation of inclusion bodies and protease degradation of the protein. These frequently encountered issues often are a result of improper folding of the expressed proteins. Molecular chaperones are involved in protein folding, and numerous studies have been conducted to elucidate the mechanisms of in vivo protein folding. Takara's Chap- erone Plasmid Set consists of five different types of chaperone plasmids developed by HSP Research Institute, Inc. The plasmids are designed to enable efficient expression of multiple molecular chaperones known to work cooperatively in the protein folding process. It has been reported that coexpression of a target protein with one of these chaperone plasmids increases recovery of expressed proteins in the soluble fraction. Such proteins often form inclusion bodies using conventional methods (Figure 1). II．Components 1．Plasmid pG-KJE8 : 10 ng/μl 100 μl 2．Plasmid pGro7 : 10 ng/μl 100 μl 3．Plasmid pKJE7 : 10 ng/μl 100 μl 4．Plasmid pG-Tf2 : 10 ng/μl 100 μl 5．Plasmid pTf16 : 10 ng/μl 100 μl No.Plasmid Chaperone Promoter Inducer Resistant Marker References 1pG-KJE8d n a K-d n a J- grpE araB L-Arabinose Cm2, 3 groES-groEL Pzt-1Tetracycline 2pGro7groES-groEL araB L-Arabinose Cm2 3pKJE7d n a K-d n a J- grpE araB L-Arabinose Cm2 4pG-Tf2groES-groEL- tig Pzt-1Tetracycline Cm3 5pTf16tig araB L-Arabinose Cm3

分子伴侣与疾病

三、分子伴侣与疾病 1 分子伴侣是双刃剑(Henderson 1996) (1) 分子伴侣的免疫保护作用 分子伴侣不仅是胞内蛋白折叠、组装与转运的帮助蛋白，更令人惊奇的是它还可以成为感染性疾病中的免疫优势抗原（ immunodominant antigens ），激发宿主体内的体液免疫反应和 T 细胞介导的细胞免疫反应，证实在细菌或寄生虫感染中具有免疫保护作用（ Minowanda 1995, Young 1992 ）。这说明分子伴侣有可能用作疫苗，来抵抗微生物的感染，并用来治疗肿瘤和自身免疫疾病（ Suto 1995 ）。用一个 96Ku 的肿瘤相关分子伴侣免疫肿瘤病人，已进入一期临床实验（ Edgington 1995 ）。动物疾病模型中的胰岛素依赖型糖尿病、风湿病等可被分子伴侣 cpn60 抑制，可能是 cpn60- 反应性 T 淋巴细胞起了作用。某些情况下，分子伴侣如 cpn10 中的妊娠早期因子（ early pregnancy factors, EPF ）具有免疫抑制作用，因而具有安胎、防止习惯性流产等治疗价值（ Cavanagh 1994 ）。生理情况下，诱导热休克蛋白 Hsp70 等的过度表达，能使机体具有更高的缺血耐受能力，减少急性成人呼吸窘迫症造成的器官损害（ Currie 1993 ）。眼球晶状体中的 (- 晶体蛋白 （ (-crystallin ）可以防止其他晶体蛋白的聚集和浊化，因而能够防治白内障（ Graw 1997 ）。随着年龄的增长和受紫外线照射累加效应的影响，可导致 (- 晶体蛋白的分子伴侣活性减弱，这常常是老年性白内障的病因之一。而有些药物如阿斯匹林、 indomethacin 等也能介导产生热休克反应。 (2) 分子伴侣的致病作用 细胞内新生肽链的折叠过程中，其正确折叠需要帮助蛋白如分子伴侣和折叠酶等的参与和介导；而蛋白质的降解还可以由分子伴侣提供的“质控系统（ quality control system ）”辅助完成 (Hammond 1995,) 。这种“质控系统”可以识别（ recongnizing ）、滞留 （ retaining ）和靶向作用（ targeting ）于错误折叠的蛋白质，促进这些蛋白质聚集或降解，阻碍其正常定位，防止它们干扰细胞的正常功能。但也可以导致疾病的发生。已知许多编码基因的细微突变如点突变或个别氨基酸的缺失，编码蛋白还具有绝大部分生物活性，只是出现蛋白产物极细微的折叠异常，却可导致疾病的发生。部分原因是“质控系统”在发挥作用：蛋白产物极细微的折叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被分子伴侣等识别而滞留在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，从而不能到达生理位置执行正常的功能，导致疾病发生。典型的例子有 ?? 抗胰蛋白酶缺陷病（T eckman 1995 ）。一种情况是因为 ?? 抗胰蛋白酶发生Glu ??? ( ? L ys 的 Z 突变时，仅有 15% 的蛋白质分泌出来，其余全部滞留在内质网（ ER ）。这种滞留的原因部分是由 ER 的分子伴侣 calnexin 介导了折叠异常的突变蛋白的聚集。而异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正常活动，导致肝硬化（ cirrhosis ）或肺气肿（ emphysema ）的发生。另一种疾病是囊性纤维化（ cystic fibrosis, CF ），囊性纤维性跨膜递质调节蛋白（ CFTR ）是位于胞膜的 cAMP 激动型氯离子通道，野生型 CFTR 有 12 个跨膜结构域（ membrane-spanning domains ），大部分位于胞浆。新生 CFTR 多肽链在 ER 至少与两个以上的分子伴侣如 calnexin 和 Hsp70 形成复合物，脱离分子伴侣的“护送”方可转运至细胞膜 (Yang 1993; Pind 1994) 。超过 70% 的 CF 病人中， CFTR 蛋白第 508 位的苯丙氨酸 Phe 发生缺失（Δ F508 CFTR ），突变体仅有细微的构象变化，但能被“质控系统” 识别并将其滞留在内质网，ΔF508 CFTR 发生聚集，甚至降解，从而它的转运速度跟不上胞膜氯离子通道蛋白的更新速度，细胞功能受

分子伴侣研究进展

分子伴侣的研究进展 姓名： 学号： 班级：

分子伴侣的研究进展 XXX （XXX，XXX，XXX） 摘要：分子伴侣是细胞内一类能够协助其他多肽进行正常折叠、组装、转运、降解的蛋白。近年来，科学家对分子伴侣的研究取得了很大的进展。本文介绍了分子伴侣的分类、结构和功能方面的研究进展，并对分子伴侣的应用前景进行了展望。 关键词：分子伴侣，分类，功能，应用前景 Progress on Molecular Chaperone XXX (XXX, XXX, XXX) Abstract:Molecular chaperone is a kind of protein in the cell,which could assist other polypeptides in folding normally,assembling,transporting and degradation. Recently, scientists have made great progress on the study of the molecular chaperone. This article describes the progress of molecular chaperone on classification, structure and function, and makes prospect for the molecular chaperone in the future. Key words:molecular chaperone, classification, function, prospect 1978年，Laskey发现DNA和组蛋白在体外生理离子强度条件下重组时，必须有一种细胞核内的酸性蛋白一核质素(nucleoplsmin)存在，二者才能组装成核小体，否则就生成沉淀，他给帮助核小体组装的酸性蛋白起名为“Molecula chaperone”，即分子伴侣。1980年，R.J.ELLis在研究叶绿体内的核酮糖1,5-二磷酸羧化酶-加氧酶（Ribulosel, 5-lisphosphate carboxylase-oxygenase, Rubisco)时发现叶绿体中合成的八个大亚基和细胞质中合成的八个小亚基都必须先和一种蛋白质组合后，才能在叶绿体内组装成有活性的Rubisco酶分子，并于1986年提出Rubisco结合蛋白可能是核质素之后的第二个分子伴侣，1987年，Ellis提出了普遍意义上帮助新生肽链折叠的分子伴侣。1993年，Ellis对分子伴侣做了更为确切的定义：即分子伴侣是一类相互之间有关系的蛋白，它们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价的组装，但并不构成被帮助的蛋白质的组成部分【1】。 经过几十年的研究，分子伴侣的概念已经扩大为：在生物大分子的折叠(folding)、组装(assembly)、转运及降解等过程中起协助作用，参与协助抗原的呈递和遗传物质的复制、转录及构象的确立；参与细胞周期调控、抗衰老、凋亡调控等，但自身并不发生任何变化的一大类广泛存在于生物体内的蛋白质分子。 1 分子伴侣的分类

分子伴侣(molecular chaperones)

分子伴侣 (molecular chaperone) （2018年10月） 分子伴侣(molecular chaperone)是指细胞中某些蛋白质分子可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的某些部位相结合，从而协助蛋白质的正确折叠、组装、转运、降解错误折叠及抑制蛋白质聚集，维持正常的蛋白质稳态，本身并不参与最终产物的形成的一类分子。分子伴侣是生物体内普遍存在的一类蛋白质，广泛存在于原核生物和真核生物中。解螺旋 https://www.wendangku.net/doc/e09069603.html, 一、分子伴侣分类 1. 伴侣素家族(Charperonin，Cpn) Cpn家族具有独特的双层7-9元环状结构的寡聚蛋白，它们以依赖ATP方式促进体内正常和应急条件下蛋白质折叠。它又可以分为GroE1(HSP60)家族和Tris家族。GroE1伴侣蛋白ATP依赖性构象变化从而促进底物蛋白质的折叠[1]。GroE1在体内与一种辅助因子，如 E.coli中的GroEs，发挥协同作用。Tris家族没有类似的辅助因子。 2. 热休克蛋白70（HSP70）家族 热休克蛋白（HSPs）其表达受包括热休克、营养缺乏、缺氧、中毒等的不同应激诱导，能够防止蛋白的错误折叠和聚集，维持细胞内稳态[2]。 HSP70家族是进化史上最保守的蛋白质之一，家族成员包括四个：grp78、mtp70、hsc70及hsp70。HSP70同疏水的肽类有高亲和力，并且随着ATP的水解而增高。HSP70与多肽之间的可逆作用在蛋白质的折叠、转运、错误折叠多肽的降解及其调控过程中有着重要的作用。HSP70表达和转录激活主要通过转录激活热休克因子1（HSF1）的作用而迅速调节。RNA聚合酶II启动子近端停顿的转录，受HSP70基因表达的调控。Hsp70是蛋白质稳态的重要参与者，在蛋白质折叠，解聚和降解中具有重要作用。HSP70通过泛素-蛋白酶体系统以及不同的自噬途径（巨自噬，微自噬和分子伴侣介导的自噬（CMA）在底物降解中起重要作用，有助于蛋白质降解[3]。 3. 热休克蛋白90（HSP 90）家族 热休克蛋白90（Hsp90）蛋白家族的成员是高度保守的普遍存在的分子，其分子量约为90kDa。属于分子伴侣，可以促进从头合成或错误折叠的蛋白质的折叠，并抑制蛋白的聚集。HSP90蛋白参与必需的细胞过程和调节途径，如细胞凋亡，细胞周期控制，细胞活力，蛋白质折叠和降解以及信号传导事件。此外，它们通过激活抗原呈递细胞和树突细胞诱导适应性