跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
审查
.2011年5月；44(2):229-55.
doi:10.1017/S0033583510000314。 Epub 2011年3月18日。

分子伴侣Hsp90的构象动力学

克里斯汀·克鲁肯伯格 1, Timothy O街, 劳拉·拉弗里, 大卫·A·阿加德
附属公司
审查

分子伴侣Hsp90的构象动力学

克里斯汀·克鲁肯伯格等。 Q版生物物理. 2011年5月.

摘要

普遍存在的分子伴侣Hsp90占细胞溶质蛋白的1-2%，是真核生物生存所必需的。Hsp90影响多种底物蛋白的折叠和激活，包括许多参与信号传递和调节过程的底物蛋白。其中一些底物与癌症和其他疾病有关，使Hsp90成为一个有吸引力的药物靶点。结构分析表明，Hsp90是一种高度动态和柔性的分子，可以采用多种不同的结构状态。这些重排的一个驱动力是Hsp90固有的ATP酶活性，与其他伴侣一样。然而，与其他伴侣不同，研究表明Hsp90的ATP酶循环不是构象决定的。也就是说，ATP结合和水解不是决定构象状态，而是改变一组预先存在的构象状态之间的平衡。对于细菌、酵母和人类Hsp90，存在一个保守的三态（apo-ATP-ADP）构象循环；然而；状态之间的平衡是物种特有的。在真核生物中，细胞溶质协同伴侣通过改变构象平衡并影响结构变化和ATP水解动力学来调节Hsp90的体内动力学行为。在这篇综述中，我们讨论了导致我们目前理解Hsp90构象动力学的结构和生物化学研究，以及核苷酸、协同伴侣、翻译后修饰和底物所起的作用。通过使用多种互补结构方法，包括结晶学、小角度X射线散射（SAXS）、电子显微镜、Förster共振能量转移（FRET）和核磁共振（NMR），实现了对Hsp90构象动力学的这一观点。最后，我们讨论了Hsp90抑制剂对构象的影响，以及通过破坏构象动力学开发抑制Hsp90的小分子的潜力。

PubMed免责声明

数字

图1
图1
Hsp90以同二聚体的形式存在，每个单体有三个结构域。细菌同源物HtpG（PDB代码2IOQ）的晶体结构显示为卡通表示和表面表示。单体的结构域为蓝色（NTD）、绿色（MD）和棕色（CTD）。另一单体为灰色。NTD结合核苷酸，包含可变电荷环（红色）和与核苷酸结合囊相邻的保守盖子区域（紫色）。中间结构域包含保守的催化环（氰），对ATP水解至关重要。CTD提供构成二聚体界面。
图2
图2
不同Hsp90同源物的结构域。结构域的颜色为蓝色的N-末端结构域（NTD）、绿色的中间结构域（MD）和棕色的C-末端结构域（CTD）。
图3
图3
Hsp90的全长结构。NTD显示为蓝色，MD显示为绿色，CTD显示为棕色。生物二聚体的第二单体以灰色显示。在所有结构中，暴露的疏水表面以紫色突出显示。A） apo和ADP HtpG结构的表面表示（Shiau等人，2006）；2IOQ和2IOP）和酵母AMPPNP结合结构（Ali等人，2006年）。B） apo HtpG溶液状态的表面表征（Krukenberg等人，2008）和Grp94晶体结构（Dollins等人，2007）。
图4
图4
Hsp90的N末端结构域的变异主要发生在眼睑。所有结构均为Hsp90的N末端结构域，盖子以红色或蓝色突出显示。A） 分离的hHsp90 NTD的两种构象（1YER和1YES）。在一个构象（蓝色）环2中，2（L2）延伸到核苷酸结合囊中。在B）来自全长酵母结构的NTD（2CG9）和C）与ADP结合的Grp94的分离NTD（1TBW）中也可以看到盖子中的大运动。D） 在HtpG晶体中观察到三种额外的盖子构象（2IOR、2IOQ和2IOP）。
图5
图5
Hsp90的结构表明存在依赖于核苷酸的构象循环。在这个循环中，ATP的结合将构象从开放结构（1）转移到NTD二聚体封闭结构（3）。Grp94晶体结构（2）可代表并沿此路径或非催化构象居中。ADP的水解导致蛋白质进一步致密（4），核苷酸的释放重新启动构象循环。
图6
图6
MD催化环和相对单体的NTD之间形成疏水相互作用网络。NTD显示为蓝色，MD显示为绿色，CTD显示为棕色。ATP和参与相互作用网络的残基显示为球体，NTD残基显示深紫色，MD残基显示薰衣草色。在展开图中，第二个单体以米色显示。
图7
图7
分子动力学模拟显示，在ATP或ADP存在的情况下，NTD和CTD之间存在不同的远程通信网络。参与远程通讯的残基显示在酵母AMPPNP结合的晶体结构上。NTD显示为蓝色，MD显示为米色，CTD显示为绿色，第二单体显示为灰色。仅在ATP存在的情况下观察到的远距离相互作用显示为紫色。只有ADP存在时才能看到的相互作用以橙色显示。观察到的与ATP和ADP的相互作用显示为深灰色。
图8
图8
孕酮受体和Chk1激酶激活的拟议伴侣循环。孕酮受体（PR）或Chk1首先与Hsp40结合，然后向Hsp70募集。接下来是一个含有Hsp90、Hop和Hsp70的复合体。对于Chk1，这种中间复合物还包括激酶特异性p50。当Hsp70和Hop解离时，形成成熟的复合物。PR的成熟复合体需要附加因子p23的结合。
图9
图9
p23:Hsp90复合物的晶体结构。A） 酵母p23的残基1-134在与全长酵母Hsp90（PDB代码，2CG9）的复合物中结晶。Hsp90的两个单体显示为棕色和绿色，而p23显示为红色。B）ATP结合囊的展开图显示，当存在p23时，活性位点盖（以浅蓝色显示）折叠在结合核苷酸上。这种构造阻止了ATP绑定袋的进出。
图10
图10
p50与Hsp90结合的晶体结构。A） 在晶体中，p50的C末端区域（红色）和Hsp90的NTD（蓝色）形成异四聚体，p50在Hsp90两个NTD结构域之间形成二聚体。B） p50结合与Hsp90闭合状态的二聚NTD不相容。Hsp90的两个NTD以蓝色和米色显示，它们以酵母AMPPNP结合的晶体状态显示。将p50:Hsp90晶体二聚体对接到一个闭合状态的NTD上，可以发现p50（红色）和第二个Hsp90 NTD（米色）之间的空间位阻。C） 来自A的p50:Hsp90异四聚体与来自脱附细菌晶体结构的两个NTD对齐，这表明了阻断Hsp90闭合的机制。apo结构的一个单体以绿色显示，另一个以米色显示。要使Cdc37绑定到此结构，apo状态的NTD必须像蓝色Hsp90 NTD一样移动。
图11
图11
Aha1在裂口边缘结合Hsp90。通过将N-Aha1:MD-Hsp90配合物对接在全长apo（A）和ATP（B）晶体结构上，可以确定Aha1的近似取向。Aha1呈灰色，而Hsp90的一个单体为绿色，另一个为米色。
图12
图12
Aha1与Hsp90的结合导致MD催化环中的重排。A） N-Aha1（灰色）与Hsp90（绿色）MD在络合物中结晶。以红色显示的催化回路在晶体结构中是部分无序的。B） 与Aha1:Hsp90复合物相比，apo全长结构（米色）中的催化环具有更多的α-螺旋结构，催化所需的R380（以棒状显示）与apo结构中的MD形成接触。C） 在封闭的AMPPNP结合晶体结构中，紫色显示的催化环将R380定向于NTD，在NTD中与ATP的γ-磷酸盐相互作用。Aha1:Hsp90复合体中的环结构与闭合状态下的环结构密切相关。
图13
图13
Hsp90:p50:Cdk4复合物形成的建议模型。最初，激酶Cdk4与p50的二聚体结合。然后将该复合物招募到Hsp90的二聚体中，形成对称复合物。发生构象重排，p50的一个单体发生位移，导致EM观察到的不对称络合物。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Adinolfi E，Kim M，Young MT，Di Virgilio F，Surprenant A.P2X7受体复合体内HSP90的酪氨酸磷酸化负调控P2X7接收器。生物化学杂志。2003;278:37344–37351.-公共医学
    1. Ali MM、Roe SM、Vaughan CK、Meyer P、Panaretou B、Piper PW、Prodromou C、Pearl LH。Hsp90-核苷酸-p23/Sba1封闭伴侣复合物的晶体结构。自然。2006;440:1013–1017.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Allan RK，Mok D，Ward BK，Ratajczak T。新生霉素对Hsp90 C末端结构域伴侣功能和耳蜗酮相互作用的调节：香豆素类抗生素破坏Hsp90二聚体的证据。生物化学杂志。2006;281:7161–7171.-公共医学
    1. An WG，Schulte TW，Neckers LM。热休克蛋白90拮抗剂格尔德霉素在被蛋白酶体降解之前，改变了与p210bcr-abl和v-src蛋白的伴侣结合。细胞生长差异。2000;11:355–360.-公共医学
    1. Arlander SJ、Felts SJ、Wagner JM、Stensgard B、Toft DO、Karnitz LM。伴行检查点激酶1（Chk1），Hsp90客户，带有纯化的伴行蛋白。生物化学杂志。2006;281:2989–2998.-公共医学

出版物类型

物质