Small heat shock protein

Kleine Hitzeschockproteine (engl. small heat shock proteins, kurz sHsps) sind Proteine mit Molekülmassen von 12 bis 42 kDa. 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.

Humane sHsps

Elf sHsps sind beim Menschen bisher bekannt (Kappe et al. 2003):

• HSP27 (HSPB1)
• HSP22 (HSPB8)
• HSP20 (HSPB6)
• MKBP (DMPK-binding protein, DMPK steht für myotonic dystrophy protein kinase)
• HSPB3
• HSPB9
• cvHSP (cardiovascular heat shock protein) (HSPB7)
• ODFP1 (sperm outer dense fiber protein) (HSPB10)
• α-A-Crystallin (HSPB4)
• α-B-Crystallin (HSPB5)
• 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

• Kappe, G et al. (2003): The human genome encodes 10 alpha-crystallin-related small heat shock proteins: HspB1-10. In: Cell Stress Chaperones 8(1): 53–61. PMID 12820654
• Haslbeck, M. et al. (2005): Some like it hot: the structure and function of small heat-shock proteins. In: Nat Struct Mol Biol. 12(10); 842–6. PMID 16205709

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