Proteínas de Choque Térmico y Chaperonas Moleculares
Las proteínas de choque térmico (HSP) son chaperonas moleculares que asisten el plegamiento de proteínas y protegen las células del estrés proteotóxico. Aunque nombradas por su inducción por temperaturas elevadas, responden a muchas agresiones que causan el mal plegamiento de las proteínas. Su transcripción es controlada por el factor de choque térmico 1 (HSF1), el cual se activa cuando las proteínas mal plegadas se acumulan, convirtiendo a este sistema en el brazo citosólico de la respuesta al estrés celular.
Definition
Las proteínas de choque térmico son chaperonas moleculares inducibles por estrés que se unen a regiones hidrofóbicas expuestas de proteínas no nativas para promover el plegamiento correcto, prevenir la agregación y asistir el replegamiento o la degradación, siendo su expresión impulsada por el factor de transcripción HSF1 en respuesta al estrés proteotóxico.
Scope
Esta entrada cubre las principales familias de chaperonas (como HSP70, HSP90 y las HSP pequeñas), cómo reconocen y repliegan proteínas no nativas, y la regulación de su expresión a través de la respuesta de choque térmico de HSF1. Es una referencia mecanicista dentro de la señalización de la respuesta al estrés celular y no proporciona orientación clínica.
Core questions
- ¿Cómo reconocen las chaperonas moleculares una proteína que necesita ayuda para plegarse sin plegarla ellas mismas?
- ¿Cómo detecta la célula la carga de proteínas mal plegadas y la traduce en inducción de chaperonas?
- ¿Cómo se dividen el trabajo las familias de chaperonas entre el plegamiento, la retención y la desegregación?
Key concepts
- Chaperona molecular
- HSP70 y sus cochaperonas
- Maquinaria de chaperonas HSP90
- Proteínas de choque térmico pequeñas
- Factor de choque térmico 1 (HSF1)
- Elemento de choque térmico (HSE)
- Agregación y replegamiento de proteínas
Key theories
- Respuesta de choque térmico impulsada por HSF1
- El modelo en el que las proteínas mal plegadas acumuladas titulan las chaperonas lejos del HSF1 monomérico, permitiendo que HSF1 se trimerice, se una a los elementos de choque térmico e induzca los genes de las chaperonas, formando un bucle de retroalimentación que ajusta el suministro de chaperonas a la demanda de plegamiento.
- Proteostasis asistida por chaperonas
- La perspectiva de que las chaperonas operan dentro de una red de proteostasis más amplia, utilizando ciclos impulsados por ATP de unión y liberación de sustratos para plegar, retener, desagregar o entregar proteínas para su degradación, manteniendo un proteoma celular equilibrado.
Mechanisms
Las chaperonas moleculares reconocen superficies hidrofóbicas expuestas que están enterradas en proteínas correctamente plegadas pero expuestas en cadenas nacientes o mal plegadas. HSP70 se une a segmentos hidrofóbicos cortos a través de ciclos regulados por ATP, controlados por cochaperonas de dominio J y factores de intercambio de nucleótidos, para prevenir la agregación y promover el plegamiento. HSP90 actúa más tarde sobre un conjunto definido de proteínas cliente, incluyendo quinasas de señalización y receptores, utilizando su propio ciclo de ATPasa y cochaperonas para madurarlas. Las proteínas de choque térmico pequeñas mantienen los intermediarios de desplegamiento en un estado replegable. La expresión de estas chaperonas está gobernada por HSF1: bajo estrés, las proteínas mal plegadas secuestran las chaperonas de HSF1, liberándolo para trimerizarse, entrar al núcleo, unirse a elementos de choque térmico e inducir genes de chaperonas, igualando así la capacidad de las chaperonas a la demanda.
Clinical relevance
La biología de las chaperonas es relevante para los trastornos de mal plegamiento y agregación de proteínas, incluyendo enfermedades neurodegenerativas, y para el cáncer, donde HSP90 estabiliza proteínas cliente oncogénicas. Esta entrada describe los mecanismos de las chaperonas y de HSF1 para clarificar esa biología; no es una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.
History
La respuesta de choque térmico se observó por primera vez como un patrón de hinchamiento en los cromosomas de Drosophila después de la elevación de la temperatura a principios de la década de 1960, y las proteínas inducidas fueron posteriormente identificadas y nombradas proteínas de choque térmico. Décadas posteriores establecieron que estas proteínas son chaperonas moleculares constitutivas e inducibles, centrales para el plegamiento de proteínas, y que su inducción por estrés es controlada por factores de choque térmico, situándolas dentro del concepto más amplio de proteostasis celular.
Key figures
- F. Ulrich Hartl
- Richard I. Morimoto
- Lea Sistonen
- Johannes Buchner
Related topics
Seminal works
- vabulas-2010
- anckar-sistonen-2011
Frequently asked questions
- ¿Por qué se llaman proteínas de choque térmico si responden a más que solo el calor?
- Fueron descubiertas por primera vez como proteínas inducidas por el calor, pero las mismas chaperonas son inducidas por muchos estreses proteotóxicos que causan el mal plegamiento de las proteínas, por lo que el nombre histórico persiste a pesar de su papel más amplio.
- ¿Cómo sabe la célula que debe producir más chaperonas bajo estrés?
- Las proteínas mal plegadas alejan las chaperonas del factor de transcripción HSF1; el HSF1 liberado activa entonces los genes de las chaperonas, por lo que la producción de chaperonas aumenta en proporción a la carga de proteínas mal plegadas.