Ген HSP104

Ген HSP104 - Кодирует шаперонную АТФазу HSP104 (Heat Shock Protein 104), которая играет ключевую роль в распределении белковых агрегатов, термотолерантности и прионной наследственности у дрожжей (Saccharomyces cerevisiae).

Этот белок относится к семейству AAA+ (ATPases Associated with diverse cellular Activities) и способен разбирать и реактивировать денатурированные белки с помощью энергии АТФ.

Структура и механизм действия

Доменная организация:

• HSP104 состоит из двух нуклеотид-связывающих доменов (NBD1 и NBD2) и срединного домена (MD), которые обеспечивают его АТФазную активность.
• Белок образует гексамер, необходимый для функционирования.
• Работает совместно с другими шаперонами (HSP70, HSP40) для реактивации агрегированных белков.

Функции:

Разборка белковых агрегатов:

• HSP104 способен дизагрегировать и рефолдить повреждённые белки, что особенно важно при тепловом шоке.

Прионная активность:

• Участвует в поддержании прионных форм дрожжевых белков (например, [PSI+] и [URE3]).

Термотолерантность:

• Делеция HSP104 делает дрожжи чувствительными к высоким температурам.

Исследования, связанные с HSP104

1. Роль в стрессовом ответе:

• Показано, что HSP104 необходим для выживания клеток после теплового шока (Sanchez & Lindquist, 1990).
• У млекопитающих нет прямого аналога HSP104, но родственный белок ClpB (у бактерий и растений) выполняет схожие функции.

2. Участие в прионной биологии:

• HSP104 необходим для размножения прионов [PSI+] (Chernoff et al., 1995).
• Ингибирование HSP104 может элиминировать прионы из клеток.

3. Потенциальное применение в медицине:

• Исследуется возможность использования HSP104/ClpB для борьбы с нейродегенеративными заболеваниями (болезнь Альцгеймера, Паркинсона), связанными с белковой агрегацией.
• В некоторых работах показано, что HSP104 может уменьшать токсичность α-синуклеина (Parkinson’s model).

Ключевые публикации

Sanchez, Y., & Lindquist, S. L. (1990):

• HSP104 required for thermotolerance in yeast.

Chernoff, Y. O., et al. (1995):

• Role of HSP104 in yeast prion propagation.

Shorter, J., & Lindquist, S. (2004):

• HSP104 as a potential therapeutic target for protein-misfolding diseases.

Заключение

Ген HSP104 - важный компонент клеточной системы контроля качества белков.

Его изучение помогает понять механизмы протеостаза, прионных заболеваний и открывает перспективы для терапии нейродегенеративных патологий.