PROTEIN VÀ TÍNH CHỊU NÓNG
4.3. CÁC MÔI GIỚI PHÂN TỬ TẠO CÁU TRÚC KHÔNG GIAN CHO PROTEIN
Cơ chế tạo cấu trúc không gian đúng cho các protein mới được tông hợp cũng như tái tạo lại protein bị biến tính được nghiên cứu sâu trên nhiều đối tượng khác nhau: trong vi khuẩn, trong các bào quan như ty thể, lục lạp và tế bào chất.
Tạo cấu trúc không gian đúng cho protein có hai cách phụ thuộc vào các loại protein khác nhau.
Cách thứ nhất là quá trình tạo cấu trúc không gian cho protein có những đoạn peptide đặc hiệu - peptide tín hiệu-SP (signal peptide) để định vị protein vào lưới nội bào.
Cách thứ hai là quá trình tạo cấu trúc cho protein trong nguyên sinh chất, không có đoạn peptide tín hiệu này.
Trong quá trình tạo cấu trúc không gian, để tạo được cầu disulfide đúng cho các protein có các gốc cysteine, can cdc enzyme disulfide isomerase (PDI). Ngoai ra, nhém enzyme peptidyl prolyl isomerase (PPlase) thic day su chuyển cấu tric cis-trans của proline, làm cho quá trình tạo cầu trúc đúng cho protein nhanh hơn 100 lần.
4.3.1. Tạo cấu trúc không gian cho protein có chuỗi peptide tín hiệu Tạo câu trúc không gian cho các protein có chuỗi SP được tiến hành theo cách thứ nhất. Mô hình tạo cấu trúc không gian theo cách này được trình bày trên hình 4.4. theo các bước sau đây:
Bước 1: khi đoạn SP được tổng hợp và vượt ra khỏi ribosome với độ dài khoảng 70 gốc amino acid, phức hệ nhận biết tín hiệu - SRP (signal recognition particle) ngay trong nguyên sinh chất hoặc gần ribosome sẽ nhận biết và găn với đoạn SP.
Bước 2: SRP tương tác với thụ thé (SRP receptor) nằm tại màng lưới nội bào đề hướng protein vào lưới nội bào.
156
Bước 3: SP tách ra khỏi phức hệ SRP-thụ thể SRP để xuyên vào bên
trong kênh chuyển pretein của màng tế bào. Sau khi đã vào được bên trong lưới nội bảo, SP tương tác với peptidase tín hiệu.
Peptide
tín hiệu ứ-
Peptidase : 'Phức van cl uyên \ .
SRP tín hiệu \
xuyên màng
ˆ Hình 4.4: Tạo cấu trúc không gian đúng cho protein có chuỗi SP trong ER với
sự tham gia của SRP, thụ thể SRP, peptidase tín hiệu và phức hệ môi giới phân tử trong lưới nội bào theo cách thứ nhất (theo Buchanan et al., 2000).
Bước 4: Phần còn lại của chuỗi polypeptide vẫn được tiếp tục tổng hợp
trên ribosome và chuyển vào lưới nội bào tiép theo SP. Peptidase tín hiệu cắt đoạn SP và giải phóng protein vào khoang lumen của lưới nội bảo.
Bước 5: Protein tạo cấu trúc không gian đúng trong khoang của lưới nội bào nhờ các phức hệ môi giới phân tử.
SRP là phức hệ ribonucleoprotein, cấu tạo gồm có đoạn RNA với độ dài khoảng 300 nucleotide gắn với 6 protein khác nhau. SRP có kích thước 5 x 25 nm (hình 4.5). Trong đó, P54 là protein có hoat tinh GTP và chứa một đoạn các gốc Met trên SRP. Đây chính là điểm gắn với các gốc ky nước của SP. Khi SRP đã gắn được với SP, các protein P9 và P14 sẽ ức chế việc dịch mã protein tiếp theo cho đến khi SP có thể xuyên 157
được vào bên trong kênh chuyển protein của màng tế bào và SP tách khỏi SRP. Quá trình này rất quan trọng để khống chế protein tạo câu trúc không gian sai khi phần lớn chuỗi polypeptide vẫn còn trong nguyên sinh chất
Hình 4.5 : Cấu trúc của SRP - phức nhận biết tín hiệu (signal recognition
particle): A. Vùng nhận biết SP. B. Vùng gắn với ribosome (theo Buchanan et al., 2000).
4.3.2. Tạo cầu trúc không gian cho protein trong nguyên sinh chất Các protein trong nguyên sinh chất được tạo cấu trúc không gian theo cách thứ hai. Protein loại này không có chuỗi SP. Khi protein mới tổng hợp và vượt ra khỏi ribosome, đoạn peptide mới này gắn với phức hệ protein gắn với chuỗi mới tổng hợp NAC (nascent chain-associated complex) gần ribosome (hinh 4.6).
NAC và SRP đều tồn tại trong nguyên sinh chất, NAC có ái lực mạnh hơn đối với các peptide không có SP, khi NAC đã tương tác được với peptide, chúng ngăn chặn Peptide không gắn được với SRP và các protein sau khi tổng hợp xong vẫn còn lại trong nguyên sinh chất, không bị chuyên vào các bào quan. Quá trình này xảy ra trong nguyên sinh chất và để tạo cấu trúc không gian cho protein đòi hỏi một vài môi giới phân tử, chủ yếu là Hsp70 và tiểu phần phụ của chúng Hsp40. Đầu tiên, đoạn peptide được tổng hợp phải nhô ra khỏi ribosome đủ để hình thành một vùng có cấu trúc (khoảng 100-200 amino acid). Trong khi đó, những vùng ky nước của peptide mới tổng hợp có thể tự co cụm lại, vì vậy,
158
Không peptide
> (tín hiệu
Hsp70, ATP
CH:p40+@®;
hee khác
Protein da duge tao cau trac
Hình 4.6 : Tạo cấu trúc không gian đúng cho protein không có chuỗi peptide tín hiệu trong nguyên sinh chất với sự tham gia của phức hệ NAC, Hsp70, Hsp40 và hệ TRÍC sử dụng năng lượng ATP theo cách thtr hai (theo Buchanan ef al.
2000).
Hsp70 thudng tham gia nhận biết các vị trí này và giữ cho peptide ở đúng cấu trúc nguyên thủy trong giai đoạn đầu. Sau đó, một số polypeptide có thể tạo cấu trúc không gian với sự trợ giúp của phức hệ Hsp70/Hsp40 và năng lượng ATP. Trong một số trường hợp, polypeptide cần được
chuyển đến tạo cấu trúc không gian nhờ phức hệ TR¡C. Phức hệ TRIC
gồm hai vòng bị, mỗi vòng 8-9 tiểu đơn vị Hsp60 ở thực vật. Polypeptide được tạo cấu trúc bên trong phức hệ TR¡C.
159