Kleine Hitzeschockproteine

Kleine Hitzeschockproteine (Hsp20) (engl. small heat shock proteins, kurz sHsps) sind Proteine mit Molekülmassen von 12 bis 42 kDa, die in allen Lebewesen vorkommen. Sie gehören zur Familie der Hitzeschockproteine, die bei Hitze und anderen zellulären Stresssituationen vermehrt gebildet werden.[1] Kleine Hitzeschockproteine sind molekulare Chaperone [2] die nicht-native Substratproteine binden [3]. Dadurch verhindern sie mögliche irreversible Proteinaggragation und tragen so dazu bei, dass Proteine während eines Hitzeschocks geschützt werden. Beim Mensch sind neun sHsps bestätigt; Mutationen in ihren Genen sind für mehrere seltene Erbkrankheiten verantwortlich (siehe Tabelle).

Protein Gen
(HGNC)
UniProt Länge
(AA)
Pathologie
Hitzeschockprotein β-1 HSPB1 P04792 205 Morbus Charcot-Marie-Tooth Typ 2F; Hereditäre motorisch-sensible Neuropathie Typ 2B
Hitzeschockprotein β-2 HSPB2 Q16082 182
Hitzeschockprotein β-3 HSPB3 Q12988 150 Hereditäre motorisch-sensible Neuropathie Typ 2C
α-Crystallin A-Kette CRYAA P02489 173 Erblicher Katarakt
α-Crystallin B-Kette CRYAB P02511 175 Myopathie (MFM2); Erblicher Katarakt; Kongenitale Muskeldystrophie (MFMFIH-CRYAB)
Hitzeschockprotein β-6 HSPB6 O14558 160
Hitzeschockprotein β-7 HSPB7 Q9UBY9 170
Hitzeschockprotein β-8 HSPB8 Q9UJY1 196 Morbus Charcot-Marie-Tooth Typ 2L; Hereditäre motorisch-sensible Neuropathie Typ 2A
Hitzeschockprotein β-9 HSPB9 Q9BQS6 159

Weiters unbestätigt:

  • ODFP1 (sperm outer dense fiber protein) (HSPB10)
  • HSPB11 [4]

Aufbau

Das konservierte Strukturmerkmal aller sHsps - die sogenannte alpha-Crystallin-Domäne - wurde aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu α-A/B-Crystallin benannt. α-A/B-Crystallin sind wichtige humane Augenlinsenproteine. Diese konservierte, C-terminale Domäne ist typischerweise 80 bis 100 Aminosäuren lang und ist das charakteristische Merkmal dieser Proteinfamilie. Das Faltungsmotiv besteht aus β-Faltblättern und ähnelt in seiner Topologie dem sogenannten Immunglobulin-Faltungsmotiv (siehe Antikörper).

Sowohl die N-terminale Domäne, als auch das kurze C-terminale Ende der sHsps sind weder in Sequenz noch Länge konserviert und variieren zwischen den einzelnen Vertretern erheblich. Für α-Crystallin und murines HSP25 wurde durch NMR-Messungen gezeigt, dass die C-terminalen Erweiterungen flexibel sind. Einige sHSPs besitzen Phosphorylierungsstellen. Humanes HSP27 wird z. B. an Serinen verschiedener Positionen im Protein phoshoryliert (S15, S78 und S82).

Kleine Hitzeschockproteine bilden Oligomere von bis zu 800 kDa. Bei HSP27 scheint die Oligomerisierung durch die Phosphorylierung reguliert zu werden. Kleinere Oligomere von HSP27 scheinen eine zytoskelettstabilisierende Funktion zu haben, während große Oligomere eine Chaperonfunktion haben.

Funktion

In ihrer Struktur und biologischen Funktion ähneln die sHsps einander. Zu den Funktionen der kleinen Hitzeschockproteinen zählen der Schutz vor dem programmierten Zelltod (Apoptose), die Stabilisierung des Zellskeletts (Zytoskelett) und die Unterstützung der korrekten Faltung anderer Proteine (Chaperon-Funktion). Einige Vertreter der sHsps sind Phosphoproteine, die von Mitgliedern der MAPKAPK-Familie phosophoryliert werden.

Einige Bakterien besitzen keine oder nur ein sHSP.[5]

Literatur

Einzelnachweise

  1. H. Kleinig, U. Maier: Kleinig/Sitte - Zellbiologie, 4. Auflage, Gustav-Fischer-Verlag 1999. ISBN 3-437-26010-3
  2. Jakob, U. et al. (1993). Small heat shock proteins are molecular chaperones. In: J Biol Chem 268(3), 1517–20; PMID 8093612; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)
  3. Haslbeck, M. et al. (1999). Hsp26: a temperature-regulated chaperone. In: EMBO J. 18(23), 6744–51; PMID 10581247; PDF (freier Volltextzugriff, engl.)
  4. Bellyei, S. et al. (2002): Inhibition of cell death by a novel 16.2 kD heat shock protein predominantly via Hsp90 mediated lipid rafts stabilization and Akt activation pathway. In: Apoptosis. 2007 (12); 97-112;
  5. Kappé, G. et al. (2002): Evolution and diversity of prokaryotic small heat shock proteins. In: Prog Mol Subcell Biol. 28; 1–17; PMID 11908054

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