La Hsp104 es una proteína de choque térmico . Se sabe que revierte la toxicidad de la α-sinucleína mutante , TDP-43 , FUS y TAF15 en células de levadura . [1] Conservada en procariotas (ClpB), hongos, plantas y también en mitocondrias animales, aún no se ha visto la Hsp104 en animales multicelulares. La Hsp104 se clasifica como una ATPasa AAA+ y un subgrupo de Hsp100/Clp, debido al uso de la hidrólisis de ATP para la modulación estructural de otras proteínas. [2] La Hsp104 no es necesaria para el crecimiento celular normal, pero cuando se expone al estrés, aumenta su cantidad. La eliminación de los agregados sin la Hsp104 es insuficiente, lo que resalta la importancia de esta proteína de choque térmico y sus interacciones. [3]
El monómero Hsp104 está compuesto por dos NBD (sitios de unión de nucleótidos) NBD1 y NBD2 que se comunican mediante comunicación alostérica. Ubicados en el extremo C de NBD1 hay alrededor de 125 residuos que unen ambos NBD. En hsp104 NBD1 es donde ocurre la hidrólisis de ATP, se muestra que el extremo C de NBD2 expresa la configuración de la estructura por hexamerización dependiente de nucleótidos. Estos NBD tienen diafragmas, que son bucles conservados que interactúan en el medio del canal dentro de la chaperona acoplando la hidrólisis de ATP y el transporte de polipéptidos. El acoplamiento de estas reacciones es necesario debido a que sin ellos acoplados es una reacción energéticamente desfavorable. [4] Estos bucles conservados contienen residuos de Tyr conservados que son cruciales para la unión a los sustratos. [5]
El homohexámero de Hsp104 (Figura A) es parte de un mecanismo de desdoblamiento/enhebrado, por el que pasan los agregados y se extraen los polipéptidos individuales. La presencia de ATP y ADP permite la formación de los complejos de homohexámeros de los monómeros de Hsp104. A través del complejo de hexámeros, los monómeros se comunican y realizan la hidrólisis de ATP a partir de la hexarmerización de Hsp104. Esta hidrólisis de ATP permite que Hsp104 interactúe con los sustratos. [2]
Los factores estresantes que inducen la expresión de Hsp104 incluyen: [2]
El papel de la Hsp104 cuando interactúa con la propagación de priones Sup35 es interactuar con polímeros. Cuando la Hsp104 está elevada, se plantea la hipótesis de que los polímeros amiloides pueden solubilizarse en monómeros mal plegados o intermediarios, para luego volver a plegarse en monómeros no priónicos. Cuando hay una cantidad normal de Hsp104, el polímero se descompone en “semillas” oligoméricas. Con niveles bajos de Hsp104, el polímero no se regula y forma agregados dentro de las células que pueden provocar la muerte celular. [2]
No se observa formación de fibrillas a una concentración de 1 uM de Hsp104. A bajas concentraciones de Hsp104 se observa un retraso dependiente de la concentración. Se observa una fase de retraso cuando la concentración de Hsp104 es de 0,01 u. Esta fase de retraso de control es de 9 horas, pero después de la baja concentración de Hsp104 se observa que es de 72 horas. Cuando la cantidad de Hsp104 aumentó, la fase de retraso también aumentó la inhibición de la formación de fibrillas. [6]
La Hsp104 influye en la herencia priónica en levaduras remodelando los amiloides. Cuando esto sucede, los priones infectados muestran una estructura cruzada B y un pliegue amiloide. [7] La Hsp104 tiene una chaperona llamada Hsp70 en levaduras y es dependiente de ella para la eficacia total de la termotolerancia. Cuando la Hsp70 no está acompañada por la Hsp104 es más útil que si ambas Hsp desaparecieran. La Hsp70 por sí sola solo puede hacer mucho para regular la termotolerancia, la Hsp104 es necesaria cuando los niveles internos de Hsp70 se reducen. La Hsp104 y la Hsp70 también interactúan para recuperar el estado nativo de las proteínas que estuvieron expuestas al calor y formaron agregados. Cuando hay demasiada actividad de desagregación de Hsp70/40 por la Hsp104 aumenta. Las pequeñas proteínas de choque térmico (sHsps) son necesarias para la Hsp104 porque ayudan a la eliminación de agregados. Algunas sHsp aumentan su peso molecular con proteínas parcialmente plegadas y son capaces de realizar la desagregación por Hsp100/ClpB. [4]