논문 번역 Molecular chaperones: assisting assembly in addition to folding

본문내용

ide의 동등화에 필요한데, 왜냐하면 감소된 proteolytic 활성과 unprocessed β subunit에서 proteasome을 생성하면서 cell이 불충분하기 때문이다.[32] HeLa 세포에 대한 최근의 연구중 PAC( Proteasome assembly factor)라 불리는 부가적인 dimeric chaperone의 존재를 밝혀냈고, 이는 rings의 assembly에 있어서 Ump1 이전에 기능한다.
yeast 연구에 근거한 Proteasome assembly의 현대적 모델은 지속적으로 α ring을 형성하는 것으로부터 시작한다. 7 β subunits들은, 한 개의 α ring과 한 개의 β ring과 Ump1으로 구성된 half-proteasome을 형성하며 이러한 α ring의 윗부분과 이어져서 배열되어 있다. 2개의 half-proteasomes는 dimerize 되고, β subunit의 propeptide는 제거되고, Ump1은 분해된다.(Fig 4b). 이러한 중간체 complex는, 다양한 요소에 특이한 항체들과 함께 침전될 수 있고, glycerol density gradient 에 흩어 질 수 있다. HeLa 세포 추출물에 이 기술을 사용함으로써, PAC chaperone은 주로 α ring과, half- 와 mature proteasome 소량과 연관되어 있다는 사실을 보여줬다[34]. PAC subunits의 2개가 α ring 요소와 거의 화학적 당량이고, 이 ring과 연관성(association)은 50nM NaCl에 의해서 파괴된다. 이러한 후기의 관측은, PAC에 binding은 nucleoplasmin이 histone에 결합하는 것과 유사하게, hydrophobic interation보다는 electrostatic이 필요하다는 것을 제안한다.
PAC의 특성은 이것이 PAC1-PAC2인 heterodimer이며 Ump1에 결합하지는 않으나 proteasomal 활성에 의해 붕괴된다. 이러한 후기 형태는, cell이 proteasomal 활성의 inhibitor로 처리 될 때, PAC의 짧은 반감기의 prolongation에 의해 유도되었다.
세포에서 한개 또는 양쪽 PAC subunit에 거슬러 유도된 짧은 interfering RNA(간섭 RNA) (siRNA)로 처리될 때, α ring은 간신히 탐지 가능하다. 대신에 α subunit은 half-proteasome에 비례하여 축적된다; 이러한 complex는 매우 소량의 β subunit또는 Ump1을 함유하고, 따라서 그것들은 α subunit의 misassmeblies이다. 대조적으로, Ump1에 거슬러 유도받은 siRNA로 처리된 cell 에서는 평범한 α ring과 half- proteasome이지만 성숙한 proteasome의 량은 줄어들었다. In vitro에서 결합 실험은 PAC가 α subunit 5와 7에 결합하지만, 다른 α subunit이나 그 어떤 β subunit에 결합하지 않는다는 것을 보여준다.
이러한 관측은 proteasome assembly model로 해석될 수 있다(Fig. 4b). 2개의 특정 α subunit(α5 & α7)에 결합하는 PAC chaperone의 기능은 이들이 변종된 ring으로 misassembling 되는 것을 막는다. PAC는 완전한 α ring에 결합한 상태로 남아있고, 이 ring을 β subunit에 결합 할 수 있게 행동하도록 유지시킬 것이다. Chaperone Ump1은 dimerization의 후반부에서 기능하지만 명백한 기능은 아직 불투명하다. 양쪽 chaperone 모두 그 결과로써 성숙한 proteasome으로 나눠진다. 이 모델은 proteasome assembly의 in vitro 상에서의 연구에 의해서, testing이 충분하다.
Concluding remarks
아마도 protein folding과 assembly의 차이는 크게 의미론적이라는 논의가 될 것이다 왜냐하면 어떤 conformational change가 folded subunit이 oligomer로 모일 때 발생하기 때문이다. 내 생각에는 이 논의는 올바르지 않다. 주어진 polypeptide chain의 folding은 그 chain의 sequence에 특이적으로 안정한 fold를 형성함으로써 특성 지어졌으나, assembly는 2개 또는 그 이상의 folded subunit이 생물학적 기능을 가진 oligomer로 합쳐짐으로써 특성지어지기 때문이다. 이러한 과정 모두 misassembly에 대한 가능성으로부터 위협받고 있는데, 왜냐하면 특히 모든 단백질 합성 부분에 있어서 발견되는 혼잡한 효과에 의해 misassembly의 가능성이 커지기 때문이다.[26] 그렇다면 왜, folding chaperones에 비하면 소수의 assembly chaperones의 예시만 알려져 있는 것일까?
순수한 oligomeric protein 혼합물과의 복원실험(renaturation experiments)은, oligomerization은 매우 specific 하다는 것을 보여준다[35]; 그러므로, 이것은 folded subunit의 표면은 훨씬 더 안정할 수 있고, unfolded polypeptide 사슬에 비하면 입체 선택적 결합의 가능성이 더 커질 수 있다는 것을 시사한다. 그러나 이러한 많은 증거들이 unfolded polypeptide의 misassembly또한 매우 서열 선택적(sequence-specific)[36,37] 하다는 것을 보여준다고 생각하는 것은 옳지 못하다. 내 생각엔 알려진 assembly chaperone쪽의 상대적인 결핍의 진짜 이유는, 소수의 사람들만이 이것들을 연구하는데, 그 이유는 chaperone 연구는 protein folding쪽으로 강조되고 있기 때문이다. 이러한 누락은 혼잡한 intracellular 환경과 유사하게 디자인 된 매개체에서 oligomeric structure의 assembly를 nondenaturing technique을 사용하여 실험을 함으로써 교정될 수 있다.

키워드

Molecular,   chaperone,   assembly,   folding,   histone,   nucleosome