Heat shock 70 kDa protein 1A

Vorhandene Strukturdaten: 1hjo, 1s3x, 1xqa, 2e88, 2e8a
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 641 Aminosäuren; 70 kDa
Kofaktor ATP
Isoformen SNPs, Deletion
Bezeichner
Gen-Name HSPA1A
Externe IDs OMIM: 140550   MGI: 96244
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon Lebewesen
Orthologe
Mensch Maus
Entrez 3303 193740
Ensembl ENSG00000204389 ENSMUSG00000067283
UniProt P08107 Q61696
Refseq (mRNA) NM_005345 NM_010479
Refseq (Protein) NP_005337 NP_034609
Genlocus Chr 6: 3.03 - 3.03 Mb Chr 17: 35.11 - 35.11 Mb
PubMed-Suche 3303 193740

Hsp70-Proteine (Hsp steht für Hitzeschockprotein) stellen eine wichtige Komponente des Chaperonsystems dar, das ubiquitär in eukaryontischen Zellen, in Eubakterien und in vielen Archaeen vorkommt.

In E. coli existieren mindestens drei cytosolische Isoformen der Hsp70-Familie, von denen DnaK der bekannteste Vertreter ist. In Eukaryoten wurden Hsp70 Proteine im Cytosol, in Chloroplasten, Mitochondrien und im Lumen des Endoplasmatischen Retikulums (ER) gefunden. In Archaeen kommt Hsp70 in Halophilen und in einigen, aber nicht allen, Methanogenen vor. So fehlt es z. B. dem extrem thermophilen Methanococcos jannaschii. In Säugetieren existieren zwei Isoformen im Cytoplasma, eine 73 kDa-Form, die konstitutiv exprimiert wird (Hsc70), und eine stress-induzierbare, 72 kDa große Form (Hsp70). Dies verdeutlicht das generelle Prinzip, dass unter physiologischen Bedingungen konstitutiv exprimierte Isoformen einige wichtige Funktionen ausüben, wohingegen induzierbare Isoformen von Hsp70 wichtige Funktionen unter Stressbedingungen ausüben. Neuere Studien postulieren auch extrazellulär lokalisiertes Hsp70, das eine Schlüsselrolle bei der Induktion der zellulären Immunantwort spielen könnte.

Strukturelle Eigenschaften von Hsp70

Hsp70-Proteine bestehen generell aus einer 44 kDa-aminoterminalen ATPase-Domäne und einer 28 kDa-carboxyterminalen Domäne, die in eine 18 kDa-Peptidbindedomäne und eine 10 kDa-carboxyterminale variable Domäne mit unbekannter Funktion unterteilt werden kann.

Die Hsp70-ATPase-Aktivität

Hsp70 Proteine arbeiten ATP-abhängig an der Faltung von Polypeptidketten. Zyklen von Substratbindung und -freisetzung sind mit ATP-Bindung, Hydrolyse und Nukleotidaustausch gekoppelt. In der ATP-gebundenen Form besitzt eukaryontisches Hsp70 eine niedrige Affinität zu Substratproteinen, während es in der ADP-gebundenen Form eine hohe Affinität zum Substrat aufweist. Somit führt also ATP-Hydrolyse zu einer stabileren Interaktion von Hsp70 mit dem jeweiligen Substrat.

Funktion von Hsp70

Die molekularen Chaperone, wie Hsp70 und Hsp90, sind verantwortlich für die korrekte Faltung und Aktivierung vieler Proteine. Hsp70 assistiert bei der Faltung eines bedeutenden Anteils aller neusynthetisierten Proteine. Ein Mechanismus dieser Aktivität besteht darin, das Hsp70 zusammen mit seinem Cochaperon Hsp40 (in Bakterien genannt DnaK und DnaJ) an Aminosäureketten bindet und verhindert, dass diese aggregieren, bevor sie ihre korrekte Struktur angenommen haben. Hsp70 kann auch mit Hsp90 einen Multichaperonkomplex bilden, in dem beide durch ein drittes Protein (Hop) verbunden sind. Das Zusammenspiel und die Interaktion dieser zwei Chaperonmaschinen ist von hoher Wichtigkeit für das Überleben von Zellen und Organismen (Autophagozytose). Dadurch, dass Hsp70 Proteine in wichtige zelluläre Prozesse, wie den Transport von Proteinen über Membranen, die Disassemblierung von Clathrin-umhüllten Vesikeln und die Regulation der Hitzeschockantwort involviert sind, wird die große Bedeutung dieser Proteine deutlich.

Medizinische Bedeutung von Hsp70

Die niedermolekulare Komponente 15-Deoxyspergualin (DSG) wurde als ein Hsc70-Bindereagenz entdeckt. DSG bindet Hsc70 mit mäßiger Affinität und stimuliert dessen ATPase-Aktivität. Dadurch können therapeutische Effekte erzielt werden. Es wurde beobachtet, dass DSG die Abstoßreaktion des Körpers auf ein neues Gewebe bei Transplantationspatienten vermindert. Dies erklärt man sich dadurch, dass DSG indirekt bewirkt, dass Makrophagen in ihrer Funktion inhibiert und cytolytische T- und B-Zellen in der Proliferation gestört werden.

Übersicht

Beim Menschen sind 13 Hsp70 Proteine bekannt:[1][2]

Genname Proteinname Synonyme Lokalisation NCBI-Eintrag
HSPA1A Hsp70-1a Hsp70; Hsp70-1; Hsp72; Hsx70 Zellkern / Zytosol / Lysosom GeneID 3303
HSPA1B Hsp70-1b Hsp70-2 Zellkern / Zytosol / Lysosom GeneID 3304
HSPA1L Hsp70-1L hum70t; Hsp70t, Hsp70-hom Zellkern / Zytosol GeneID 3305
HSPA2 Hsp70-2A HspA2; Hsp70-3 Zellkern / Zytosol GeneID 3306
HSPA5 Hsp70-5 BiP; Grp78; MIF2 ER GeneID 3309
HSPA6 Hsp70-6 Hsp70B’; Hitzeshock 70kD Protein 6 Zellkern / Zytosol GeneID 3310
HSPA7 Hsp70-7 Hsp70-7; Hsp70B GeneID 3311
HSPA8 Hsp70-8 Hsc70; Hsc71; Hsp71; Hsp73 Zellkern / Zytosol GeneID 3312
HSPA9 Hsp70-9 Grp75; mtHSP75; mtHsp70; HspA9B; MOT Mito GeneID 3313
HSPA12A Hsp70-12a GeneID 259217
HSPA12B Hsp70-12b GeneID 116835
HSPA13 Hsp70-13 Stch GeneID 6782
HSPA14 Hsp70-14 Hsp70-4; Hsp70L1 GeneID 51182

Einfache Organismen, wie beispielsweise Escherichia coli, besitzen weniger Hsp70 Proteine:

Genname Proteinname Synonyme NCBI-Eintrag
dnak DnaK GroPAB; GroPC; GroPF; GrpC; GrpF GeneID 944750
hscA HscA Hsc66 GeneID 944885
hscC HscC Hsc62 GeneID 945218

Einzelnachweise

  1. Tavaria, M. et al. (1996): A hitchhiker's guide to the human Hsp70 family. In: Cell Stress Chaperones 1(1); 23–28; PMID 9222585; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)
  2. Daugaard, M. et al. (2007): The heat shock protein 70 family: Highly homologous proteins with overlapping and distinct functions. In: FEBS Lett. 581(19); 3702–3710; PMID 17544402; doi:10.1016/j.febslet.2007.05.039

Literatur

  • H. Wegele, L. Muller, J. Buchner: Hsp70 and Hsp90 - a relay team for protein folding. Springer Verlag, 2004, Rev Physiol Biochem Pharmacol 151, 1-44

Siehe auch

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