HEAT CHOCK PROTEINS

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• DISCIPLINA• DOCENTE

HISTÓRICO

• HISTÓRICO

O que são Proteínas de Choque Térmico (Heat Shock)

Essas proteínas pertencem à uma classe de chaperonas moleculares, as quais são proteínas responsáveis pelo correto dobramento de outras proteínas sintetizadas e pela prevenção da agregação protéica. São altamente conservadas e de grande importância evolutiva.

• São também chamadas de chaperonas moleculares, que auxíliam no transporte de proteínas ao longo de vários compartimentos da célula.

• Sob condições de stress como choque térmico ou hipóxia, a expressão aumentada das proteínas de choque térmico protegem a célula estabilizando os peptídeos com erro de enovelamento ou não enovelados, dando tempo a célula para reparo ou possibilitando novo enovelamento das proteínas danificadas.

• Várias proteínas de choque térmico atuam juntas em complexos co-chaperonas, como as Hsp70/Hsp40 (bacterial DnaK/DnaJ) que juntamente com GrpE atuam como um complexo controlador de ATP para novas proteínas sintetisadas. 

• Vários destes novos peptídeos são entregues a complexos contendo Hsp90, que possui papel crítico na estabilização e ativação de quinases de sinalização e receptores de hormônios.

Onde estão as proteínas de choque térmico?• As proteínas de choque térmico estão presentes em células sob condições normais em níveis baixos, mas são expressas em níveis elevados quando expostas a um salto de temperatura súbita ou outra forma de stress. Proteínas de choque térmico estabilizam proteínas e estão envolvidos na dobragem de proteínas desnaturadas. As altas temperaturas e pressões, tais como pH alterado e privação de oxigênio, tornam mais difícil para as proteínas para formar suas estruturas adequadas e causam desdobramento de algumas proteínas já estruturadas  formando agregados que podem, eventualmente, matar a célula. Proteínas de choque de calor são induzidas rapidamente em níveis elevados de lidar com este problema. A expressão aumentada de HSPs é mediada em múltiplos níveis: Síntese de mRNA, a estabilidade do mRNA, e eficiência de tradução.

A função de uma Chaperona

• Em algumas proteínas dobradas, os grupos hidrofóbicos serão expostos, permitindo interações hidrofóbicas com outras vertentes de peptídeos poli e, assim,  se agregarem   Chaperoninas fornecer "abrigos" em que as cadeias de proteínas novas podem ser "incubadas" até que tenham dobrado de forma adequada. 

Fatores ambientais que podem desnaturar proteínas

• Estressores ambientais:• Choque térmico• METAIS PESADOS DE TRANSIÇÃO•  INIBIDORES de metabolismos•  agentes quimioterápicos•  ESTADOS DE DOENÇA • INFECÇÃO VIRAL•  FEBRE•  INFLAMAÇÃO • ISQUEMIA•  HIPERTROFIA•  LESÃO COMBURENTE • MALIGNIDADE • FATORES DE CRESCIMENTO 

Por que as proteínas de choque térmico são importantes?

• A função de uma proteína é determinada pela sua estrutura tridimensional. Quando o calor excessivo é aplicado a proteínas, as cadeias de aminoácidos que são dobradas em espirais, loops e folhas começam a perder as suas formas. Quando o interior dessas proteínas fica exposto, as proteínas podem aderir e formar grumos. Isto pode torná-las disfuncionais. Defeitos conformacionais de proteína são responsáveis por uma série de patologias, que vão desde a doença de Alzheimer e transformação oncogénica em seres humanos ao calor e susceptibilidade seca em plantas. Chaperonas protegem contra desnaturação. Proteínas de choque de calor se ligam a proteínas desnaturadas para evitar a agregação. Algumas proteínas de choque térmico, como Hsp104, têm a capacidade de resgatar proteínas já agregadas. 

Diferentes tipos de proteínas de choque térmico

• Humanos, moscas, frutas e plantas têm todos HSPs muito semelhantes em sequência e estrutura. Proteínas de choque de calor são classificados pelo seu peso molecular, tamanho, estrutura e função. Eles são divididos em várias famílias, a saber: HSP100 HSP90 HSP70 HSP60 (chaperonina) Pequenas proteínas de choque térmico/ (alfa)-crystallin proteínas

HSP100 

• Função como acompanhantes -Solubiliza agregados de proteínas, assim, elas dissociam-se-Facilita a proteólise -Essencial em levedura para termotolerância adquirida  

 HSP 90 

• -Estabiliza proteínas antes da completa des- dobragem ou da activação -Forma complexos estáveis com receptores de glucocorticóides inactivos e outros factores de transcrição 

 HSP70  • Funções: * Auxiliam no transporte de proteínas na mitocôndria e retículo endoplasmático 

* Protege proteínas sob estresse * Estabiliza proteínas antes de completar dobramento* Os transportes através das membranas e proteólise

• Estrutura• -C-terminal, o fragmento de ligação de substrato 

2 domínios: (1) beta sanduíche-: 8 cordões em 2 folhas (?) (2); feixe alfa-helicoidal -Conter um domínio ATPase amino-terminal e um terminal carboxi- péptido domínio de ligação -2ndary e estrutura 3ary semelhante à actina - Péptido domínio de ligação liga-se um péptido resíduo de sete em uma conformação estendida entre um subdomínio beta folhas e alfa-helicoidal subdomínio -Hidrofóbicos resíduos do péptido são enterrados no subdomínio beta Peptídeo backbone NH e grupos CO formam pontes de hidrogênio com cadeia lateral e grupos de backbone no subdomínio beta. -As extremidades do péptido substrato estendem para fora a partir de ambos os lados do domínio de ligação de péptido. -O domínio alfa detém o péptido no lugar. 

Hsp60 - família chaperonina • Inclui GroEL de bactérias, proteínas rubisco de ligação de cloroplastos,

HSP60 a partir da mitocôndria, e 1 t-complexo polipeptídeo de cystosol eucarióticaOligomérica-estrutura crítica -Constituído por 14 C dispostos em duas subunidades empilhados em 7-membros anéis Distinta-anel-forma, ou de rosca dupla estrutura quaternária

• * Importante função de mediar a dobra nativa de proteínas através da cooperação de HSP70 e 60

• Escherichia coli e GroEL GroES são a chaperonina prototípico e co-chaperonina. Essencial para o dobramento de proteínas e proteção contra o estresse -Tanto a chaperonina e co-chaperonina são oligómeros de dobragem 7-simétricos.

• -GroEL é composto de catorze idênticos 60 kDa subunidades dispostas em dois anéis empilhados 

Pequenas Proteínas de choque térmico

• Melhores ligações de hidrogênio -Melhor Embalagem interna hidrofóbica -Enhanced Estrutura Secundária -Helix Estabilização Dipolo

Por que as proteínas de choque térmico não desnaturam com o calor?

• - Devido a sua conformação 

-SHSP monoméricas molecular varia de massa de 15-40 kDa - Encontrado como oligômeros que consistem em 9-32 subunidades no seu estado nativo -Todos os sHsps tem  resíduo 100, C-terminal do domínio (o "a-crystallin ou domínio de choque térmico") com a assinatura motivos de aminoácidos e similaridade de estrutura secundária prevista.* Atividade chaperone exposição in vitro e in vivo thermoprotection * Produzida em níveis significativos em células que experimentam estresse por calor * A maioria são induzível de calor, mas alguns são sintetizados em condições de tal átonas como para o desenvolvimento de células 

 Bibliografia•

[1] Adhern, Mathews, VanHold. Edição Bioquímica Terceira. Nova York: Addison Wesley Longman, Inc., 2000.

• [2] Antigenetics, LLC. 20 de outubro de 2000. http://www.antigenics.com/tech/f_why.html Define a importância das proteínas de choque térmico.

• [3] Jaritz, Markus. Por donít Heat Shock desnaturar proteínas? 24 de junho de 1997. A Rede de cientista louco. 20 de outubro de 2000. http://www.madsci.org/posts/archives/aug97/867270925.Bc.r.html Explica porque HSPs em si não são desnaturadas.

• [4] Landry. Groes loop Mobile. 1 de dezembro de 1997. Tulane University. 15 de outubro de 2000. http://homeport.tcs.tulane.edu/ ~ bioquímica / sam / billboard.htm Fotos e detalhes da estrutura de GroEL e complexo Groes.

• [5] Landry. Choque térmico e chaperones moleculares. 01 de setembro de 1998. Tulane University. 15 de outubro de 2000. http://www.tulane.edu/ ~ bioquímica / med / hsp.htm Define proteínas de choque térmico. Inclui funções e imagens de diferentes tipos de HSPs.

• [6] Liang, P. e TH MacRae. Chaperones ìMolecular And The Cytoskeletonî. Journal of Cell Science. Volume 110 (13) (1997): 1431-1140. 5 de outubro de 2000. http://www.biologists.com/JCS/110/13/jcs8125.html Livro sobre os diferentes tipos de HSPs, incluindo detalhes estruturais e funcionais. Também discute recente descoberta em proteínas de choque térmico.

• [7] Pettitt, Jonathan. Aqueça proteínas de choque. 01 de novembro de 2000. http://mcb1.ims.abdn.ac.uk/Jpet/teaching/Gde/sowhat/index.htm Inclui uma apresentação de slides da pesquisa sobre proteínas de choque térmico.

• [8] Seale, Jeff. A Home Page chaperonina. 17 de agosto de 1998. BiomedNet. 10 de outubro de 2000. http://bioc02.uthscsa.edu/ ~ seale / cap / chap.html Discute complexos GroEL e Groes em detalhe. Referido em muitos sites visitados.

• [9] Vierling Lab. A Universidade do Arizona. 01 de novembro de 2000. http://www.biochem.arizona.edu/vierling/research.html Discute sHsps em detalhe e inclui os resultados de laboratório de pesquisa em Vierling sHsps.

• Todas as estruturas da fita foram encontrados através do Protein Data Bank http://server.cs.stedwards.edu/chem/Chemistry/CHEM43/CHEM43/Chem43.html