Войти
| Просмотр / редактирование Человека | Просмотр / редактирование мыши |
Связывающий белок иммуноглобулина (BiP ), также известный как (GRP-78 ) или белок теплового шока 70 кДа 5 (HSPA5 ) или (Byun1 ) представляет собой белок, который у человека кодируется геном HSPA5 .
BiP представляет собой HSP70 молекулярный шаперон расположен в просвете эндоплазматического ретикулума (ER), который связывает вновь синтезированные белки, поскольку они перемещаются в ER, и поддерживает их в состоянии, пригодном для последующего фолдинга и олигомеризация. BiP также является важным компонентом механизма транслокации и играет роль в ретроградном транспорте через мембрану ER аберрантных белков, предназначенных для деградации с помощью протеасомы. BiP является обильным белком во всех условиях роста, но его синтез заметно индуцируется в условиях, которые приводят к накоплению развернутых полипептидов в ER.
BiP содержит два функциональных домена : нуклеотид-связывающий домен (NBD) и субстрат-связывающий домен (SBD). NBD связывает и гидролизует АТФ, а SBD связывает полипептиды.
NBD состоит из двух больших глобулярных субдоменов (I и II), каждый из которых дополнительно разделен на два небольших субдомена (A и B). Субдомены разделены щелью, в которой нуклеотид, один Mg и два иона K связывают и соединяют все четыре домена (IA, IB, IIA, IIB). SBD делится на два субдомена: SBDβ и SBDα. SBDβ служит карманом связывания для белков или пептидов-клиентов, а SBDα служит спиральной крышкой, закрывающей карман связывания. Междоменный линкер соединяет NBD и SBD, отдавая предпочтение информации интерфейса NBD – SBD.
Активность BiP регулируется его аллостерическим Цикл АТФазы : когда АТФ связывается с NBD, крышка SBDα открыта, что приводит к конформации SBD с низким сродством к субстрату. После гидролиза АТФ, АДФ связывается с NBD, и крышка закрывается на связанном субстрате. Это создает низкую скорость связывания с высокоаффинным субстратом и защищает связанный субстрат от преждевременного сворачивания или агрегации. Обмен АДФ на АТФ приводит к открытию крышки SBDα и последующему высвобождению субстрата, который затем может свободно складываться. Цикл АТФазы может быть синергетически усилен протеиндисульфидизомеразой (PDI ) и ее кохаперонами.
Когда клеткам K12 не хватает глюкозы, синтез нескольких белков, называемых белками, регулируемыми глюкозой (GRP), заметно увеличивается. GRP78 (HSPA5), также называемый «белком, связывающим тяжелую цепь иммуноглобулина» (BiP), является членом семейства белков теплового шока-70 (HSP70 ) и участвует в укладке и сборке белки в ER. Уровень BiP сильно коррелирует с количеством секреторных белков (например, IgG) в ER.
Высвобождение субстрата и связывание BiP облегчает различные функции в ER, такие как сворачивание и сборка вновь синтезированных белков, связывание в неправильно свернутые белки для предотвращения агрегации белка , транслокации секреторных белков и инициации UPR.
BiP может активно сворачивать свои субстраты (действуя как фолдаза ) или просто связывать и ограничивать сворачивание субстрата или агрегацию (действуя как холдаза ). Активность интактной АТФазы и активность связывания пептида необходимы, чтобы действовать как фолдаза: чувствительные к температуре мутанты BiP с дефектной активностью АТФазы (так называемые мутации класса I) и мутанты BiP с дефектной активностью связывания пептидов (называемые классом II мутации) оба не могут сворачивать карбоксипептидазу Y (CPY) при недопустимой температуре.
Как молекулярный шаперон ER, BiP также необходим для импорта полипептида в просвет ER или мембрану ER АТФ-зависимым образом. Было обнаружено, что мутанты АТФазы BiP вызывают блокировку транслокации ряда белков (инвертаза, карбоксипептидаза Y, a-фактор ) в просвет ER.
BiP также играет роль в ERAD. Наиболее изученным субстратом ERAD является CPY *, постоянно неправильно свернутый CPY, полностью импортированный в ER и модифицированный посредством гликозилирования. BiP - это первый шаперон, который контактирует с CPY * и необходим для деградации CPY *. Было показано, что мутанты АТФазы (включая аллостерические мутанты) BiP значительно замедляют скорость деградации CPY *.
BiP одновременно является мишенью для стрессового ответа ER или UPR, и важный регулятор пути UPR. Во время стресса ER BiP диссоциирует от трех преобразователей (IRE1, PERK и ATF6 ), эффективно активируя соответствующие пути UPR. Как продукт гена-мишени UPR, BiP активируется, когда факторы транскрипции UPR связываются с элементом UPR в промоторной области ДНК BiP.
Циклу АТФазы BiP способствует его со- шапероны, как факторы связывания нуклеотидов (NEF), которые способствуют связыванию АТФ при высвобождении АДФ, так и белки J, которые способствуют гидролизу АТФ.
BiP высоко консервативен среди эукариот, включая млекопитающих (таблица 1). Он также широко выражен среди всех типов тканей человека. В человеческом BiP есть два высококонсервативных цистеина. Было показано, что эти цистеины претерпевают посттрансляционные модификации как в клетках дрожжей, так и в клетках млекопитающих. Было показано, что в дрожжевых клетках цистеин на N-конце оказывается сульфенилированным и глутатионилированным при окислительном стрессе. Обе модификации усиливают способность BiP предотвращать агрегацию белков. В клетках мышей консервативная пара цистеина образует дисульфидную связь при активации GPx7 (NPGPx). Дисульфидная связь усиливает связывание BiP с денатурированными белками.
| Общее название вида | Научное название вида | Сохранение BiP | Сохранение цистеина BiP | Число цистеина | |
|---|---|---|---|---|---|
| Приматы | Человек | Homo sapiens | Да | Да | 2 |
| Macaque | Macaca fuscata | Да | Да | 2 | |
| Vervet | Chlorocebus sabaeus | Прогноз * | Да | 2 | |
| Мартышка | Callithrix jacchus | Да | Да | 2 | |
| Грызуны | Мышь | Mus musculus | Да | Да | 2 |
| Крыса | Rattus norvegicus | Да | Да | 3 | |
| Морская свинка | Cavia porcellus | Прогноз | Да | 3 | |
| Голый землекоп | Heterocephalus glaber | Да | Да | 3 | |
| Кролик | Oryctolagus cuniculus | Прогнозируемый | Да | 2 | |
| Древовидная бурозубка | Tupaia chinensis | Да | Да | 2 | |
| Копытные | Корова | Bos taurus | Да | Да | 2 |
| Малый полосатик | Balaenoptera acutorostrata scammoni | Да | Да | 2 | |
| Свинья | Sus scrofa | Прогноз | Да | 2 | |
| Плотоядные | Собака | Canisiliaris | Прогноз | Да | 2 |
| Кошка | Felis silvestris | Да | Да | 3 | |
| Хорек | Mustela putorius furo | Прогнозируемый | Да | 2 | |
| Сумчатые | Опоссум | Monodelphis domestica | Прогнозируемый | Да | 2 |
| Тасманский дьявол | Sarcophilus harrisii | Прогнозируемый | Да | 2 | |
| * Прогнозируемый: предсказанная последовательность в соответствии с к белку NCBI | |||||
Подобно многим белкам стресса и теплового шока, BiP обладает сильной иммунологической активностью при высвобождении из внутренней среды клетки во внеклеточное пространство. В частности, он передает противовоспалительные и способствующие рассасыванию сигналы в иммунные сети, тем самым помогая устранить воспаление. Механизмы, лежащие в основе иммунологической активности BiP, изучены не полностью. Тем не менее, было показано, что он индуцирует секрецию противовоспалительных цитокинов путем связывания с рецептором на поверхности моноцитов, подавляет критические молекулы, участвующие в активации Т-лимфоцитов, и модулирует дифференцировку путь моноцитов в дендритные клетки.
Сильная иммуномодулирующая активность BiP / GRP78 также была продемонстрирована на животных моделях аутоиммунного заболевания, включая индуцированный коллагеном артрит, заболевание мышей, напоминающее ревматоидный артрит человека.. Было показано, что профилактическая или терапевтическая парентеральная доставка BiP улучшает клинические и гистологические признаки воспалительного артрита.
Повышенная регуляция BiP связана с сердечной дисфункцией, вызванной стрессом ER и дилатационная кардиомиопатия. BiP также был предложен для подавления развития атеросклероза посредством облегчения гомоцистеина -индуцированного стресса ER, предотвращения апоптоза сосудистых эндотелиальных клеток, ингибирование активации генов, ответственных за биосинтез холестерина / триглицеридов, и подавление активности тканевого фактора прокоагулянта, все из которых могут способствовать накоплению атеросклеротической бляшки.
Некоторые противоопухолевые препараты, такие как ингибиторы протеасом, были связаны с осложнениями сердечной недостаточности. В неонатальных кардиомиоцитах крыс сверхэкспрессия BiP снижает гибель кардиомиоцитов, вызванную ингибированием протеасом.
Как белок-шаперон ER, BiP предотвращает смерть, вызванную стрессом ER исправление неправильно свернутых белков. Более того, химический индуктор BiP, названный BIX, уменьшал церебральный инфаркт у ишемических мышей головного мозга. [45] И наоборот, усиленная функция шаперона BiP была сильно вовлечена в болезнь Альцгеймера.
BiP гетерозиготность предлагается для защиты от ожирения, вызванного диетой с высоким содержанием жиров, диабет 2 типа и панкреатит за счет активации защитных путей стресса ER. BiP также необходим для адипогенеза и гомеостаза глюкозы в жировых тканях.
Прокариотическое BiP было обнаружено, что ортологи взаимодействуют с ключевыми белками, такими как RecA, который жизненно важен для репликации бактериальной ДНК. В результате эти бактериальные шапероны Hsp70 представляют собой многообещающий набор мишеней для разработки антибиотиков. Примечательно, что противоопухолевый препарат OSU-03012 повторно сенсибилизировал штаммы супербактерии Neisseria gonorrhoeae к нескольким стандартным антибиотикам. Между тем, вирулентный штамм Shiga toxigenic Escherichia coli подрывает выживаемость клетки-хозяина, продуцируя токсин AB5 для ингибирования BiP хозяина. Напротив, вирусы полагаются на BiP хозяина для успешной репликации, в основном за счет инфицирования клеток через BiP на клеточной поверхности, стимуляции экспрессии BiP для шаперонных вирусных белков и подавления реакции смерти на стресс ER.
.
