熱ショック中の非ネイティブタンパク質へのHsp25への結合は、再活性化のための折りたたみ中間体の貯水池を作成します

小さな熱ショックタンパク質（SHSP）は、保存されたユビキタスタンパク質ファミリーです。熱抵抗性を伝える能力は、タンパク質の天然の立体構造の保護への参加を示唆しています。しかし、それらの保護特性の根本的な機能原則と他のシャペロン家との協調における彼らの役割は謎めいたままです。ここでは、in vitroで熱ショック条件下で、モデルタンパク質であるクエン酸シンターゼ（CS）の不活性化とその後の凝集に対するHsp25の影響を分析しました。いくつかの非ネイティブCS分子の1つのHSP25オリゴマーへの安定した結合は、不可逆的な凝集から保護されているCS展開中間体の蓄積につながることを示しています。さらに、Hsp25に結合する多くの異なるタンパク質は、細胞の熱ショックされた抽出物から分離できます。寛容な折りたたみ条件下では、CSはHSP25から放出でき、HSP70と協力してATP依存のシャペロンを協力して、ネイティブ状態を復元できます。まとめると、私たちの調査結果により、熱ショック条件下で動作する細胞シャペロンシステムにSHSPを機能的に統合することができます。このコンテキストでのSHSPのタスクは、折り畳み式の状態で多数の展開タンパク質を効率的に捕らえて、非ネイティブタンパク質の貯留層を長期間閉じ込め、他のシャペロンと協力して生理学的状態を回復した後に再展開できるようにすることです。

Small heat shock proteins (sHsps) are a conserved and ubiquitous protein family. Their ability to convey thermoresistance suggests their participation in protecting the native conformation of proteins. However, the underlying functional principles of their protective properties and their role in concert with other chaperone families remain enigmatic. Here, we analysed the influence of Hsp25 on the inactivation and subsequent aggregation of a model protein, citrate synthase (CS), under heat shock conditions in vitro. We show that stable binding of several non-native CS molecules to one Hsp25 oligomer leads to an accumulation of CS unfolding intermediates, which are protected from irreversible aggregation. Furthermore, a number of different proteins which bind to Hsp25 can be isolated from heat-shocked extracts of cells. Under permissive folding conditions, CS can be released from Hsp25 and, in cooperation with Hsp70, an ATP-dependent chaperone, the native state can be restored. Taken together, our findings allow us to integrate sHsps functionally in the cellular chaperone system operating under heat shock conditions. The task of sHsps in this context is to efficiently trap a large number of unfolding proteins in a folding-competent state and thus create a reservoir of non-native proteins for an extended period of time, allowing refolding after restoration of physiological conditions in cooperation with other chaperones.