| Histidinkinase-, DNA-gyrase B- og ATP-Hsp90 | |
|---|---|
| Solid band model af en gær Hsp90 dimer (α-helixer = rød, β-sheets = cyan, loops = grå) kompleksbundet med ATP (rød stav). [en] | |
| Identifikatorer | |
| Symbol | HATPase_c |
| Pfam | PF02518 |
| Pfam klan | CL0025 |
| Interpro | IPR003594 |
| SMART | SM00387 |
| SCOP | 1ei1 |
| SUPERFAMILIE | 1ei1 |
| Tilgængelige proteinstrukturer | |
| Pfam | strukturer |
| FBF | RCSB FBF ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | 3D model |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
| Hsp90 protein | |
|---|---|
| Struktur af det N-terminale domæne af gær-Hsp90-chaperonen. [2] | |
| Identifikatorer | |
| Symbol | Hsp90 |
| Pfam | PF00183 |
| Interpro | IPR020576 |
| PROSITE | PDOC00270 |
| SCOP | 1ah6 |
| SUPERFAMILIE | 1ah6 |
| Tilgængelige proteinstrukturer | |
| Pfam | strukturer |
| FBF | RCSB FBF ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | 3D model |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Hsp90 (forkortet fra det engelske H eat s hock p rotein 90 ), også varmechokprotein 90 , er et chaperoneprotein , der hjælper andre proteiner med at folde korrekt (deltager i foldning ), stabiliserer proteiner fra varmestress og fremmer proteinnedbrydning . Det stabiliserer også en række proteiner, der er nødvendige for tumorvækst, hvorfor Hsp90-hæmmere bliver undersøgt som lægemidler mod kræft.
Varmechokproteiner , som en klasse, er blandt de mest ekspressive cellulære proteiner af alle arter [3] . Som deres navn antyder, beskytter varmechokproteiner celler, når de udsættes for forhøjede temperaturer. De tegner sig for 1-2 % af det samlede proteinindhold i ikke-stressede celler. Men når celler opvarmes, stiger andelen af varmechokproteiner til 4-6 % af det totale indhold af cellulære proteiner [4] .
Heat shock protein 90 (Hsp90) er et af de mest almindelige varmeholdige proteiner. Navnet "90" kommer fra det faktum, at dets molekylvægt er omkring 90 kilodaltons. Et protein med en masse på 90 kDa anses for ret stort for ikke-fibrotiske proteiner. Hsp90 findes i bakterier og alle slægter af eukaryoter , men ser ud til at være fraværende i archaea [5] . Mens cytoplasmatisk Hsp90 er påkrævet for levedygtighed under alle forhold i eukaryoter, kan den bakterielle homolog af HtpG bruges under ikke-varmestress-betingelser [6] .
Hsp90 er meget konserveret og udtrykkes i en række forskellige organismer fra bakterier til pattedyr , herunder den prokaryote HtpG-analog (højtemperatur-G-protein) med 40 % sekvensidentitet og 55 % lighed med det humane protein [5] . Gær Hsp90 er 60 % identisk med human Hsp90α.
I pattedyrsceller er der to eller flere gener, der koder for cytosoliske homologer af Hsp90 [5] , hvor humant Hsp90α har 85 % sekvensidentitet med Hsp90β [7] . Det antages, at α- og β-formerne er resultatet af en genduplikationsbegivenhed, der fandt sted for millioner af år siden [5] .
Fem funktionelle humane gener, der koder for isoformer af Hsp90-proteiner, præsenteres i form af en tabel [7] :
| familie | intracellulær lokalisering | underfamilie | gen | familie |
|---|---|---|---|---|
| HSP90A | cytoplasmatisk | HSP90AA (inducerbar) |
HSP90AA1 | Hsp90-α 1 |
| HSP90AA2 | Hsp90-α 2 | |||
| HSP90AB (konstitutivt udtrykt) |
HSP90AB1 | Hsp90-β | ||
| HSP90B | endoplasmatisk retikulum | HSP90B1 | Endoplasmin/ GRP-94 | |
| FÆLDE | mitokondrie | FÆLDE1 | TNF1-associeret protein |
Der er 12 humane pseudogener (ikke-funktionelle gener), der koder for yderligere isoformer af Hsp90 og udtrykkes ikke som proteiner.
For nylig blev en membranbundet cytosolisk variant af Hsp90 identificeret, som manglede et ATP-bindingssted og blev navngivet Hsp90N [8] . Dette HSP90a-A-N-transkript er en kimær med de første 105 bp. kodende sekvens afledt af CD47-genet på kromosom 3q13.2 og den resterende kodende sekvens afledt af HSP90AA1 [7] . Senere blev det imidlertid fundet, at genet, der koder for Hsp90N, ikke eksisterer i det menneskelige genom . Dette er muligvis en kloningsartefakt eller et produkt af en kromosomomlejring, der forekommer i en enkelt cellelinje [9] .
Den generelle struktur af Hsp90 ligner den for andre proteiner, idet den indeholder alle de almindelige sekundære byggesten (f.eks. alfa-helixer , beta-ark og tilfældige spoler). Da det er et cytoplasmatisk protein, er Hsp90 kugleformet i struktur, som hovedsageligt består af ikke-polære aminosyrerester indeni og polær udenfor, denne egenskab tillader det at interagere med vand. Hsp90 indeholder ni helixer og otte antiparallelle beta-ark, som tilsammen danner flere alfa/beta-sandwichstrukturer. De 310 helixer udgør cirka 11 % af proteinets aminosyrerester, hvilket er meget højere, med et gennemsnit på 4 %, end i andre proteiner.
Hsp90 består af fire strukturelle domæner [10] [11] [12] :
Krystalstrukturer er tilgængelige for det N-terminale domæne af gær og humant Hsp90 [13] [14] [2] , for komplekser af N-terminalen med inhibitorer og nukleotider og for det midterste domæne af gær Hsp90 [13] [14 ] [15] . For nylig er fuldlængdestrukturerne af Hsp90-proteiner fra E. coli (2IOP, 2IOQ) [16] , gær (2CG9, 2CGE) [17] og hunde endoplasmatisk reticulum (2O1U, 2O1V) [18] [19] blevet belyst. .
Hsp90 danner homodimerer , hvor lokale kontakter er placeret inde i C-terminalen i en åben dimer konformation. N-terminalerne er også i kontakt i en lukket dimer konformation [15] .
N-terminalt domæneDet N-terminale domæne deler homologi ikke kun blandt medlemmer af Hsp90 chaperonfamilien, men også blandt medlemmer af ATPase/GHKL kinase superfamilien (forkortet fra G yrase , H sp90, Histidin Kinase, Mut L ) [11] .
Den sædvanlige bindingslomme for ATP og inhibitoren geldanamycin er placeret i det N-terminale domæne. Aminosyrerne, der er direkte involveret i interaktionen med ATP, er Leu34, Asn37, Asp79, Asn92, Lys98, Gly121 og Phe124. Derudover danner Mg 2+ ioner og flere vandmolekyler brodannende interaktioner, via henholdsvis elektrostatisk og hydrogenbinding mellem Hsp90 og ATP molekyler. Derudover kræves Glu33-resten til ATP-hydrolyse.
Medium domæneDet midterste domæne er opdelt i tre områder:
Mellemdomænet (MD) er også involveret i binding til klientproteinet. For eksempel inkluderer proteiner, der vides at interagere med denne Hsp90 MD, PKB/Akt1, eNOS [20] [21] , Aha1, Hch1. Derudover er substratbinding (f.eks. Aha1 og Hch1) til MD også kendt for at øge Hsp90 ATPase -aktivitet [15] [22] .
C-terminal domæneDet C-terminale domæne har et alternativt ATP - bindingssted , der bliver tilgængeligt, når Bergerat-lommen i proteinets N-terminale ende er optaget [23] [24] .
I den C-terminale ende af proteinet er tetratripeptid repeat (TPR) motivgenkendelsesstedet, et konserveret MEEVD pentapeptid, der er ansvarlig for interaktioner med cofaktorer såsom immunofiliner FKBP51 og FKBP52, stress-induceret phosphoprotein 1 (Sti1/Hop), cyclophilin-40, PP5, Tom70 og mange andre [25] .
I ubestressede celler spiller Hsp90 en række vigtige roller, som omfatter hjælp til foldning, intracellulær transport, proteinvedligeholdelse og nedbrydning og facilitering af cellesignalering.
Hsp90 er kendt for at associere med de ikke-native strukturer af mange proteiner, hvilket fører til den antydning, at Hsp90 er involveret i proteinfoldning generelt. Hsp90 har vist sig at hæmme aggregeringen af en lang række "klient" eller "substrat" proteiner og fungerer derfor som en fælles beskyttende chaperon. Hsp90 er dog noget mere selektiv (selektiv) end de andre chaperoner.
Eukaryote proteiner, der ikke længere er nødvendige eller fejlfoldede eller på anden måde beskadigede, er normalt mærket til nedbrydning (destruktion) ved polyubiquitinering . Disse ubiquitin-proteiner genkendes og destruktureres af 26S- proteasomer . Derfor er 26S-proteasomer en integreret del af cellens proteinnedbrydningsmekanisme. Derudover er en konstant kilde til funktionel Hsp90 nødvendig for at opretholde den tertiære struktur af proteasomet. Endelig tyder eksperimenter med varmefølsomme Hsp90-mutanter og 26S-proteasomer, at Hsp90 er ansvarlig for det meste, hvis ikke alle, proteasom-ATPase-aktivitet.
Glukokortikoidreceptoren (GR) er det mest grundigt undersøgte eksempel på en steroidreceptor, hvis funktion er kritisk afhængig af interaktion med Hsp90 [26] [27] . I fravær af cortisol , et steroidhormon, findes GR i cytosolen, kompleksbundet med flere chaperonproteiner, herunder Hsp90 (se figuren til højre). Disse chaperoner holder GH i en tilstand, der er i stand til at binde hormonet. Den anden rolle for Hsp90 er at binde immunofiliner (f.eks. FKBP52), som binder GR-komplekset til dynein -proteinbanen , som translokerer (overfører) den aktiverede receptor fra cytoplasmaet til cellekernen [28] . Når GR først er i kernen, dimeriserer og binder sig til visse DNA-sekvenser og øger derved ekspressionen af GR-følsomme gener. Hsp90 er også nødvendig for den korrekte funktion af en række andre steroidreceptorer , inklusive dem, der er ansvarlige for bindingen af aldosteron [29] , androgen [30] , østrogen [31] og progesteron [32] .
Kræftceller overudtrykker en række proteiner, herunder vækstfaktorreceptorer såsom EGFR eller signaltransduktionsproteiner såsom PI3K og AKT (hæmning af disse proteiner kan inducere apoptose ). Hsp90 stabiliserer forskellige vækstfaktorreceptorer og adskillige signalmolekyler, herunder PI3K- og AKT-proteiner. Derfor kan inhibering af Hsp90 inducere apoptose gennem hæmning af PI3K/AKT-signalvejen og vækstfaktorsignaler generelt.
En anden vigtig rolle for Hsp90 i carcinogenese er stabiliseringen af mutante proteiner, såsom v-Src, fusioner af Bcr/Abl-onkogener og p53 -mutantformer, der opstår under celletransformation.
Derudover er Hsp90 involveret i mange nøgleprocesser for onkogenese, såsom selvforsyning af vækstsignaler, stabilisering af mutante proteiner, angiogenese og metastaser.