Обяснение на митохондриалните шаперони | Сгъване на протеини и митохондриално качество
Въведение
Митохондриите съдържат хиляди протеини, които са от съществено значение за производството на ATP. Забележително е, че повече от 99% от тези протеини не се произвеждат в самите митохондрии, а в цитоплазмата. След това те трябва да бъдат внесени, правилно нагънати и да достигнат до правилното място.
Този сложен процес до голяма степен се подпомага от митохондриалните шаперони. Тези специализирани протеини гарантират, че новообразуваните протеини придобиват и запазват правилната си триизмерна структура. Без този контрол на качеството производството на енергия бързо би намаляло.
Какво представляват митохондриалните шаперони?
Шапероните са протеини, които насочват други протеини по време на:
- транспорт;
- нагъване;
- възстановяване;
- сглобяване;
- контрол на качеството.
За разлика от протеазите, шапероните не разграждат увредените протеини. Те първо се опитват да възстановят увредените или неправилно нагънати протеини.
Едва когато възстановяването се окаже невъзможно, се активират протеазите.
Защо правилното нагъване на протеините е важно?
Един протеин функционира само когато притежава правилната си пространствена структура.
Когато протеините се нагънат неправилно, те могат:
- да загубят ензимната си активност;
- да се слепват;
- нарушат електроннотранспортната верига;
- увеличат оксидативния стрес;
- намалят производството на ATP.
Затова правилното нагъване на протеините е от съществено значение за здравите митохондрии.
Основни митохондриални шаперони
HSP60
HSP60 спада към най-известните митохондриални шаперони.
Функции:
- правилно нагъване на нововнесени протеини;
- възстановяване на частично увредени протеини;
- подпомагане на митохондриалните ензимни комплекси.
mtHSP70
Митохондриалният HSP70 играе важна роля при:
- внос на протеини от цитоплазмата;
- транспорт до митохондриалния матрикс;
- първи контрол на качеството след вноса.
Така mtHSP70 представлява ключова връзка между транспорта и нагъването на протеините.
HSP10
HSP10 работи в тясно сътрудничество с HSP60.
Този протеин:
- стабилизира комплекса HSP60;
- подпомага правилното нагъване;
- предотвратява преждевременното освобождаване на ненапълно нагънати протеини.
ATP-зависим процес
Работата на шапероните изисква енергия.
За почти всяко нагъване те използват ATP, за да:
- да разгънат неправилно нагънатите структури;
- да позволят ново нагъване;
- да тестват отново увредените протеини.
Затова добре функциониращите митохондрии са необходими за поддържане на собствения им контрол на качеството.
Шаперони и митохондриален стрес
По време на:
- оксидативен стрес;
- топлина;
- инфекции;
- токсично натоварване;
- метаболитен стрес;
количеството на увредените протеини се увеличава.
В отговор клетките често увеличават производството на протеини на топлинния шок (HSP), включително митохондриални шаперони.
Сътрудничество с протеазите
Когато даден протеин вече не може да бъде възстановен, шапероните го предават на митохондриални протеази като:
- LONP1;
- CLPP;
- OMA1;
- YME1L.
Заедно те образуват митохондриалната система за контрол на качеството.
Шаперони и UPRmt
При силно натрупване на неправилно нагънати протеини може да се активира митохондриалният отговор на неправилно нагънатите протеини (UPRmt).
Това води до увеличено производство на:
- шапероните;
- протеазите;
- антиоксидантните ензими;
- механизмите за възстановяване.
Тази реакция помага да се запази митохондриалната функция във възможно най-голяма степен.
Шапероните в научните изследвания
Митохондриалните шаперони се изследват в рамките на:
- молекулярната биология;
- неврологията;
- кардиологията;
- мускулната физиология;
- изследванията на стареенето.
Изследователите проучват как промените в нагъването на протеините допринасят за митохондриалната дисфункция и как клетките реагират на продължителен стрес.
Много от резултатите са получени от фундаментални и предклинични изследвания; необходими са допълнителни проучвания при хора, за да се разбере по-добре клиничното им значение.
Връзка с други митохондриални процеси
Митохондриалните шаперони работят в тясно сътрудничество с:
- митохондриалните протеази;
- митохондриалната биогенеза;
- митохондриалното сливане и делене;
- UPRmt;
- митофагията;
- оксидативния стрес.
Заедно тези системи гарантират, че митохондриите запазват качеството си.
Обобщение
Митохондриалните шаперони образуват първата защитна линия срещу увредени или неправилно нагънати протеини. Като насочват новите протеини към правилното им нагъване и възстановяват съществуващите протеини, те подпомагат производството на енергия, ограничават клетъчния стрес и допринасят за здрави митохондрии. Сътрудничеството им с протеазите и други системи за контрол на качеството ги прави незаменими за добре функционираща митохондриална мрежа.
Научни източници
- Молекулярна биология на клетката
- Принципи на биохимията на Ленинджър
- Митохондрии
- Voos W. Шаперон-протеазни мрежи в митохондриалната протеостаза.
- Neupert W, Herrmann JM. Транслокация на протеини в митохондриите.
Вътрешни връзки
- Митохондриални протеази
- UPRmt
- Митохондриална биогенеза
- Митохондриално сливане и делене
- Оксидативен стрес
- Производство на ATP
Свързани продукти на Peptidera (за изследователски цели)
- SS-31
- MOTS-c
- NAD+
- GHK-Cu
Свързани изследователски продукти
Вижте спецификациите на продукта и наличната документация за партидите. Обсъжданите проучвания не са проведени с продукти на Peptidera и не доказват ефикасността на нашите продукти. Само за лабораторни изследвания; не е предназначено за консумация от хора или животни.