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四、Hsp110的影响因素与调控机制

Yamagishi等(2006)发现,高表达Hsp105(α/β)能通过组织细胞色素C从线粒体释放,抑制caspase-3与caspase-9的活化。而且,Bax易位到线粒体,导致细胞色素C从线粒体中释放,也可以通过Hsp105的过表达而被抑制。因而,这表明Hsp105在应激开始时就抑制了应激性凋亡,即Bax到线粒体的转位。Yamagishi(2004)对Hsp105α抑制Hsc70的分子伴侣活性进行了研究,结果表明二者的相互作用是必需的,Hsc70的ATPase的酶活性需要Hsp105α作用。

Hatayama(1992)研究发现,当小鼠FM3A细胞在33℃培养时,细胞内Hsp105蛋白的量是37℃培养的一半,这暗示培养温度显著影响Hsp105在细胞内的表达。Yamagishi等(2003)的研究表明,Hsp105α与Hsp105β能阻止热变性的萤火虫荧光素酶的凝聚,其在增强Hsc70ATP酶活性、增加ATP水解的数量上显著强于Hsp40,这表明Hsp105α与Hsp105β不仅是阻止温变性蛋白凝聚的分子伴侣,也是哺乳动物细胞Hsc70分子伴侣系统的调节子。Ishihara等(2003)报道,属于酪氨酸激酶II的蛋白激酶能磷酸化Hsp105α与Hsp105β,而且磷酸化后的Hsp105α在小鼠及大鼠脑内大量存在,这暗示其可能具有重要的生物学意义。Hsp105在体内存在非磷酸化及磷酸化两种形式,在体外被蛋白激酶CK2磷酸化。Hsp105α在 β 折叠域的509丝氨酸位点被磷酸化,并且Hsp105α能抑制Hsc70介导的蛋白折叠,然而,磷酸化的Hsp105α能解除这种抑制状态。同样,体内试验表明磷酸化Hsp105α对Hsc70介导的热变性萤火虫荧光素酶的重新折叠没有作用,而非磷酸化的Hsp105α却能抑制Hsc70介导的热变性萤火虫荧光素酶的重新折叠。这表明CK2在509丝氨酸位点磷酸化Hsp105α并调节Hsp105的功能。Hsp105α与Hspβ可经 β -折叠域结合非本源蛋白,且在ADP的存在下抑制热变性蛋白的凝聚。相反,在ATP的辅助下,Hsc70会抑制热变性蛋白的凝聚。而且,Hsp105α高表达能恢复荧光磷酸酶的活性。而且,Hsp105蛋白在Hsp70蛋白抑制严重应激细胞内变性蛋白凝聚方面起着底物作用,同时,细胞内ATP水平显著减少。

Saito等(2009)发现Hsp105核定位的机理,揭示了核输出信号受Hsp105 N-末端与C-末端区的抑制,而且核定位信号似乎在Hsp105中占支配地位。核内Hsp105发挥着哺乳动物细胞内Hsp70诱导剂的作用,因此,Hsp105与Hsp70针对毒性应激原具有重要的协调保护作用。

Yamagishi(2009)研究了Hsp105β诱导Hsp70的机理,通过连续删除碱基的方式得到 hsp105 突变体,证明Hsp105β642~662氨基酸区域是激活Hsp70表达的关键,而且,信号转座子与STAT-3激活子结合到Hsp70启动子-206与-187的序列区,如果对该序列碱基进行突变,则Hsp105β不能激活Hsp70。Hsp105β高表达能刺激STAT-3在705酪氨酸位点磷酸化并转位到细胞核中。下调STAT-3的表达降低Hsp70启动子的活化率。此外,下调Hsp105β表达能减少Hsp70在热休克细胞中的表达。上述研究表明,Hsp105β在热休克细胞中是通过STAT-3途径诱导Hsp70的高表达的,从而揭示了Hsp与STAT家族防御有害应激的联合细胞防护机制。

热休克蛋白Hsp70通过与ATP结合以及水解的方式防止蛋白凝聚,确保新翻译的多肽和应激变性的多肽高效折叠。在Hsp70与新翻译的多肽相互作用的过程中,Hsp110具有重要的作用(Yam,2005)。Dragovic等(2006)利用基因突变技术研究了Hsp110及Hsp70在细胞质内新翻译的多肽链的作用,发现Hsp110能高效催化Hsp70的核酸交换,移走ADP,使Hsp70的空间构象改变,对多肽链进行有序折叠、加工;而突变Hsp110氨基酸结构后,Hsp70丧失对高热引起的变性荧光素酶的折叠能力,从而证明Hsp110是真核生物Hsp70分子蛋白折叠机器的重要组成元件。而且Raviol等(2006)也有类似的报道。Shaner等(2006)对人细胞内Hsp110与Hsp70的相互作用进行了研究,结果表明,Hsp110促进人Hsp70的核酸交换,获得了与上述研究相同的结果。

Andreasson等(2008)利用氢氚交换分析和特异性位点交联技术对酵母Hsp110(SSE1)和Hsp70(SSA)的构建复合物进行了研究,发现其核酸结合域为相反的凸起部结构,并且Hsp110利用独特的功能性收敛机制催化ADP从Hsp70释放。据报道,Hsp110直接作用于变性多肽时,Hsp110没有激发ATP酶活性,而且,Hsp70与该肽结合后,不能再与Hsp110结合,这表明二者的肽识别基元是有差别的(Goeckeler,2008)。Schuermann等(2008)对Hsp110与Hsp70的复合物进行了结构分析,发现在二者结构域结合形成的核酸结合域的空间结构上存在电性阳极孔,允许核酸的进出,从而启动复合物的共分子伴侣作用,在空间结构上证明该结构域为其核酸交换的耦合开关。此外,Hsp110与Hsp90作为Hsp70核酸共同交换子促进客户蛋白成熟并作用于下游效应器。

Mandal等(2010)对Hsp110、Hsp70与Hsp90的共分子作用进行了研究,发现Hsp110显著促进Hsp70对客户蛋白的成熟及降解。Hsp110在细胞质中存在Sse1p与Sse2p两个亚型,在正常生理状况下,Sse1p必须经过部分展开才能对荧光素酶进行有效的保护;然而,在极端应激条件下,Sse2p取代Sse1p核苷酸交换因子功能,并可能促进应激变性蛋白的凝聚(Polier,2010)。 4s9XIz1PtUaN4WHhYF9AQf8by1dHAR6tE3BlQdZ64QFgozLFIvaLJme0nGKrruLz

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