Baltymų sukinys (foldingas)

Polipeptidinės grandinės susisukimas į tinkamą erdvinę struktūrą vadinamas baltymų sukiniu (foldingu). Individualūs baltymai, kaip vieno geno produktai, turi tapačią aminorūgščių seką – vienodomis ląstelės sąlygomis turi vienodą konformaciją ir funkcijas. Tačiau ląstelėje baltymų koncentracija yra didelė, todėl susidaro sąlygos baltymui sąveikauti su nesuformuota konformacija.

Jos paviršiuje išsidėstę hidrofobiniai radikalai linkę jungtis. Todėl daugelio baltymų, turinčių didelę molekulinę masę ir sudėtingą erdvinę struktūrą, sukinys (foldingas) vyksta, dalyvaujant specialiems baltymams, vadinamiems molekuliniais šaperonais (angl. molecular chaperons). Anglų kalbos žodis chaperone reiškia vyresnio amžiaus auklę, kuri viduramžiais turėdavo lydėti jauną merginą ir saugoti nuo reputacijai kenkiančių poelgių. Taip molekuliniai šaperonai slopina netinkamas baltymų sąveikas ir stabdo biologiškai neaktyvių erdvinių struktūrų (angl. dead end trap) susidarymą. Prokariotams būdinga I tipo šaperonų sistema, o eukariotuose yra II tipo šaperonų sistema, jų yra visuose eukariotinių ląstelių skyriuose – branduolyje, citozolyje ir organelėse. Eukariotų mitochondrijose ir chloroplastuose yra bakterijoms būdingų I tipo šaperonų.

Pagrindinės šaperonų šeimos:

1. Šaperoninai (angl. chaperonines) yra labai panašios, 45–55 proc. sekos tapatumo molekuliniai šaperonai, kurių turi visos bakterijos, mitochondrijos ir plastidės. Tai – konstituciniai baltymai, kurių daugėja po šiluminio šoko, bakterinių infekcijų. Kartais šaperoninai vadinami Hsp60.

2. Šiluminio šoko baltymai, Hsp (angl. heat shock proteins): Hsp70, Hsp90, mažieji Hsp, Hsp100/Clp baltymai. Universalus visų organizmų apsauginis atsakas į didesnę nei įprasta temperatūrą yra šių baltymų sintezės sužadinimas (indukcija).

Atsižvelgiant į molekulinę masę, visi šaperonai gali būti suskirstyti į pagrindines grupes:

– sunkieji Hsp 110 (nuo 100 iki 110 kD);

– Hsp100/Clp (apie 100 kDa);

– Hsp90 (nuo 81 iki 99 kDa);

– Hsp70 (nuo 65 iki 80 kDa);

– Hsp60: cpn60, hsp60, hsp65, GroEL (55–64 kDa);

– Hsp40, DnaJ (35–54 kDa);

– mažieji Hsp arba Hsps (nuo 16 iki 40 kDa);

– šaperoninai 10: cpn10, hsp10, GroES (10 kDa).

Tarp šaperonų yra konstitucinių baltymų (jų bazinė sintezė nepriklauso nuo ląstelės įtampos (stresinio) poveikio) ir sužadinamųjų (indukcinių), kurių sintezė normos sąlygomis vyksta lėtai, bet esant ląstelės įtampai (stresui) jų sintezė staigiai padidėja. Šie baltymai (sužadinamieji (indukciniai) šaperonai) priklauso „šiluminio šoko baltymams“, kurių greita sintezė vyksta beveik visose ląstelėse, esant bet kokiai jų įtampai (stresui). Šiluminio šoko baltymai taip vadinami todėl, kad pirmą kartą buvo nustatyti ląstelėse, kurios buvo veikiamos aukštos temperatūros.

Veikiant įvairiems veiksniams (aukšta temperatūra, hipoksija, infekcija, ultravioletinė spinduliuotė, pH pokyčiai, toksinės, cheminės medžiagos, aplinkos osmoliariškumo pokyčiai, sunkieji metalai ir kt.), ląstelėse padidėja Hsp sintezė. Nustatyta, kad trumpalaikis įtampos poveikis padidina Hsp sintezę ir padidina organizmo atsparumą ilgai trunkančiai įtampai. Šiuo metu ieškoma farmakologinių, molekulinių, biologinių būdų padidinti Hsp baltymo sintezę ląstelėse.

Šaltinis | Dažniausiai vartojamų biomedicinos terminų ir sąvokų aiškinamasis žinynas | Lietuvos sveikatos mokslų universitetas | Akademikas Profesorius Antanas Praškevičius, Profesorė Laima Ivanovienė