2段階のメカニズムであるレドックス制御分子シャペロンHsp33の活性化

背景：HSP33は、新しいレドックス制御分子シャペロンです。Hsp33はサイトゾルの還元環境に存在し、通常の条件下では不活性です。HSP33で見つかった4つの高度に保存されたシステインは、新しい亜鉛結合モチーフを構成します。酸化ストレスにさらされると、HSP33のシャペロン活動がオンになります。この活性化プロセスは、2つの分子内ジスルフィド結合の形成によって開始されます。最近、Hsp33の2.2 Aの結晶構造が解決され、Hsp33が構造の二量体として存在することを明らかにしました（Vijayalakshmi et al。、この問題、367-375 [1]）。 結果：酸化された非常に活性なHSP33が溶液中の二量体であることをここで示します。対照的に、還元および非アクティブなHsp33は単量体です。H（2）O（2）でのHsp33の減少のインキュベーションは、2つの分子内ジスルフィド結合の同時形成と亜鉛の併用放出につながります。この濃度に依存しないステップの後に、濃度依存性の関連反応が続きます。HSP33の二量体化には、非常に温度に敏感な構造的再配列が必要です。これにより、HSP33の活性化プロセスを熱ショック温度で大幅に加速させることができます。 結論：HSP33のシャペロン関数の調節は非常に洗練されています。転写レベルでは、HSP33は熱ショック制御下にあります。これにより、HSP33の活性化反応の重要なステップである、ヒートと酸化ストレスの下でHsp33の濃度が増加します。これは二量体化を支持するプロセスです。翻訳後レベルでは、HSP33は酸化還元制御されます。ジスルフィド結合Hsp33モノマーの二量体化は、2つの拡張された推定基質結合部位の形成につながります。これらの部位は、非構造化タンパク質折りたたみ式中間体に対するHSP33の高く乱雑な親和性を説明するかもしれません。

BACKGROUND: Hsp33 is a novel redox-regulated molecular chaperone. Hsp33 is present in the reducing environment of the cytosol and is, under normal conditions, inactive. The four highly conserved cysteines found in Hsp33 constitute a novel zinc binding motif. Upon exposure to oxidative stress, Hsp33's chaperone activity is turned on. This activation process is initiated by the formation of two intramolecular disulfide bonds. Recently, the 2.2 A crystal structure of Hsp33 has been solved, revealing that Hsp33 is present as a dimer in the structure (Vijayalakshmi et al., this issue, 367-375 [1]). RESULTS: We show here that oxidized, highly active Hsp33 is a dimer in solution. In contrast, reduced and inactive Hsp33 is monomeric. The incubation of reduced Hsp33 in H(2)O(2) leads to the simultaneous formation of two intramolecular disulfide bonds and the concomitant release of zinc. This concentration-independent step is followed by a concentration-dependent association reaction. The dimerization of Hsp33 requires highly temperature-sensitive structural rearrangements. This allows Hsp33's activation process to be greatly accelerated at heat shock temperatures. CONCLUSIONS: The regulation of Hsp33's chaperone function is highly sophisticated. On a transcriptional level, Hsp33 is under heat shock control. This increases the concentration of Hsp33 under heat and oxidative stress, a process that favors dimerization, a critical step in Hsp33's activation reaction. On a posttranslational level, Hsp33 is redox regulated. Dimerization of disulfide-bonded Hsp33 monomers leads to the formation of two extended, putative substrate binding sites. These sites might explain Hsp33's high and promiscuous affinity for unstructured protein folding intermediates.