Discovery of molecular chaperone has stimulate cell biologists and thus made it possible to re-examine the processes whereby proteins achieve and maintain their functional conformations within living cells. the term ‘Molecular chaperone’ was first coined to describe one particular protein involved in the assembly of nucleosomes, but the term has now been extended to describe the function of a wide variety of proteins that assist protein transport across membranes, folding of nascent polypeptide, the assembly and disassembly of oligomeric structures, and the recovery or removal of proteins damaged by various environmental stresses including heat shock. Progress of molecular chaperone research is still limited by the lack of 3-dimensional structural information and detailed interacts with taget proteins in the cell. However, several laboratories around the world are attempting to extend our knowledge on the functions of molecular chaperone, and such efforts seem justified to finally provide the answers to the most burning questions shortly.
Discovery of molecular chaperone has stimulate cell biologists and thus made it possible to re-examine the processes whereby proteins achieve and maintain their functional conformations within living cells. the term ‘Molecular chaperone’ was first coined to describe one particular protein involved in the assembly of nucleosomes, but the term has now been extended to describe the function of a wide variety of proteins that assist protein transport across membranes, folding of nascent polypeptide, the assembly and disassembly of oligomeric structures, and the recovery or removal of proteins damaged by various environmental stresses including heat shock. Progress of molecular chaperone research is still limited by the lack of 3-dimensional structural information and detailed interacts with taget proteins in the cell. However, several laboratories around the world are attempting to extend our knowledge on the functions of molecular chaperone, and such efforts seem justified to finally provide the answers to the most burning questions shortly.
The protein disulfide isomerase (PDI) reaction kinetics has been studied to evaluate its effect on the monoclonal antibody (Mab) refolding and assembly which accompanies disulfide bend formation. The MAb in vitro assembly experiments showed that the assembly rate of heavy and light chains can be greatly enhanced in the presence of PDI as compared to the rate of assembly obtained by the air-oxidation. The reassembly patterns of MAb in-termediates were identical for both with and without PDI, suggesting that the PDI does not determine the MAb assembly pathway, but rather facilitates the rate of MAb assembly by promoting PDI catalyzed disulfide bond formation. The effect of growth rate on PDI activities for MAb production has also been examined by using continuous culture system. The specific MAb productivity of hybridoma cells decreased as the growth rate increased. However, PDI activities were nearly constant fur a wide range of growth rates except very high growth rate, indicating that no direct correlation between PDI activity and specific MAb productivity exists.
The protein disulfide isomerase(PDI) reaction kinetics has been studied to evaluate its effect on the monoclonal antibody(MAb) refolding and assembly which accompanies disulfide bond formation The MAb in vitro assembly experiments showed that the assembly rate of heavy and light chains can be greatly enhanced in the presence of PDI as compared to the rate of assembly obtained by the air-oxidation. The reassembly patterns of MAb intermediates were identical for both with and without PDI, suggesting that the PDI does not determine the MAb assembly pathway, but rather facilitates the rate of MAb assembly by promoting PDI catalyzed disulfide bond formation. The effect of growth rate on PDI activities for MAb production has also been examined by using continuous culture system. The specific MAb productivity of hybridoma cells decreased as the growth rate increased. However, PDI activities were nearly constant for a wide range of growth rates except very high growth rate, indicating that no direct correlation between PDI activity and specific MAb productivity exists.
We have investigated whether HspBP1, a Hsp70 binding protein, could have effect on the assembly of the bovine progesterone receptor (bPR) with a chaperone complex consisting of bovine Hsp90 (bHsp90), bovine Hsp70 (bHsp70), Hop, Ydj-1, and p23. The bPR, isolated in its native conformation, loses its function to interact with progesterone hormone in the absence of this protein complex. However, in the presence of bHsp90, bHsp70, Hop, p23 and Ydj-1, its function could be restored in vitro. Our findings here indicate that the inclusion of HspBP1 to five-protein system prevented the proper assembly of progesterone receptor-chaperone complex and induce the loss of bPR ability to interact with hormone. Immunoprecipitation assays of bPR with HspBP1 show that the presence of HspBP1 did not have any effect on the assembly of Ydj-1 and bHsp70 with the progesterone receptor. However, further assembly of Hsp90, Hop and p23 was completely prevented and the function of the bPR was lost. In vitro competition and protein folding assays indicated that the binding of HspBP1 to bHsp70 prevented the ternary complex formation of bHsp70, bHsp90, and Hop. These results indicate that HspBP1 is a negative regulator of the assembly of Hsp90, Hop and Hsp70, and thus, prevent the proper maturation of unliganded bPR with chaperones assembly system.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.7
s.250
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pp.841-848
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2006
Many researchers are developing computational prediction methods for protein tertiary structures to get much more information of protein. These methods are very attractive on the aspects of breaking technologies of computer hardware and simulation software. One of the computational methods for the prediction is a fragment assembly method which shows good ab initio predictions at several cases. There are many barriers, however, in conventional fragment assembly methods. Argues on protein energy functions and global optimization to predict the structures are in progress fer example. In this study, a new prediction method for protein structures is proposed. The proposed method mainly consists of two parts. The first one is a fragment assembly which uses very shot fragments of representative proteins and produces a prototype of a given sequence query of amino acids. The second one is a global optimization which folds the prototype and makes the only protein structure. The goodness of the proposed method is shown through numerical experiments.
Studies in adipocytes indicate that secretion of active lipoprotein lipase (LPL) was strictly regulated by a quality control system in the endoplasmic reticulum (ER). However, there has been no report about the ER chaperones participating in the folding and assembly of LPL. Many chaperones are known to bind unfolded proteins and dissociate from them through the ATP-hydrolyzing reaction. In this study, putative ER chaperones for LPL were determined by affinity chromatography using denatured LPL as an affinity ligand and elution with ATP. BiP, grp94, calreticulin, and another 50 kDa K-D-E-L protein in the ER of rat adipose tissue were bound to denatured LPL and eluted by ATP. Calnexin was bound to denatured LPL; however, it was not eluted by ATP but by acetic acid. These results indicate that, at least, BiP, grp94, calreticulin, calnexin, and the unidentified 50 kDa protein might act as putative chaperones for the proper folding and assembly of LPL in ER.
Lee Myoung-Joo;Kim Dong-Eun;Lee Tae-Ho;Jeong Yong-Kee;Kim Young-Hee;Chung Kyung-Tae
Journal of Life Science
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v.16
no.3
s.76
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pp.409-414
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2006
Molecular chaperones and folding enzymes in the endoplasmic reticulum (ER) associate with the newly synthesized proteins to prevent their aggregation and help them fold and assemble correctly. Chaperone function of BiP, which is a Hsp70 homologue in ER, is controlled by the N-terminal ATPase domain. The ATPase activity of the ATPase domain is affected by regulatory factors. BAP was identified as a nucleotide exchange factor of BiP (Grp78), which exchanges ADP with ATP in the ATPase domain of BiP This study presents whether BAP can influence folding of a protein, immunoglobulin heavy chain that is bound to BiP tightly. We first examined which nucleotide of ADP and ATP affects on BAP binding to BiP The data showed that endogenous BAP of HEK293 cells prefers ADP for binding to BiP in vitro, suggesting that BAP first releases ADP from the ATPase domain in order to exchange with ATP. Immunoglobulin heavy chain, an unfolded protein substrate, was released from BiP in the presence of BAP but not in the presence of ERdj3, which is another regulatory factor for BiP accelerating the rate of ATP hydrolysis of BiP The ADP-releasing function of BAP was, therefore, believed to be responsible for immunoglobulin heavy chain release from BiP. Grp170, another Hsp70 homologue in ER, did not co-precipited with BAP from $[^{35}S]$-metabolic labeled HEK293 lysate containing both overexpressed Grp170 and BAP. These data suggested that BAP has no specificity to Grp170 although the ATPase domains of Grp170 and BiP are homologous each other.
Hydrophobicity is the key concept to understand the role of water in protein folding, protein self-assembly, and protein-ligand interaction. Conventionally, hydrophobicity of amino acids in a protein has been argued based on hydrophobicity scales determined for individual free amino acids, assuming that those scales are unaltered when amino acids are embedded in a protein. Here, we investigate how the hydrophobicity of constituent amino acids depends on the protein context, in particular, on the total charge and secondary structures of a protein. To this end, we compute and analyze the hydration free energy - free energy change upon hydration quantifying the hydrophobicity - of three short proteins based on the integral-equation theory of liquids. We find that the hydration free energy of charged amino acids is significantly affected by the protein total charge and exhibits contrasting behavior depending on the protein net charge being positive or negative. We also observe that amino acids in the central ${\beta}$-strand sandwiched by ${\beta}$-sheets display more enhanced hydrophobicity than free amino acids, whereas those in the ${\alpha}$-helix do not clearly show such a tendency. Our results provide novel insights into the hydrophobicity of amino acids, and will be valuable for rationalizing and predicting the strength of water-mediated interaction involved in the biological activity of proteins.
Heat Shock 70kDa Protein 1-Like(HSPA1L)는 Heat-shock protein70(HSP70) family에 속하는 chaperone protein으로 polypeptide folding, assembly, protein degradation 등 다양한 biological processes에 관여하고 있다. HSPA1L은 human methyltransferase-like protein 21A(METTL21A)에 의해 lysine residue에 methylation이 일어나게 되는데, 암세포에서 일반적인 HSPA1L은 주로 세포질에서 발견되는 반면 methylated HSPA1L의 경우 주로 핵에서 발견이 됨으로써 HSPA1L methylation이 암 세포 성장에 중요할 역할을 할 것이라 추측되며 anti-cancer drug target으로 주목 받고 있다. 하지만 현재 HSPA1L의 구조가 부분적으로만 밝혀져 있어 HSPA1L와 METTL21A가 어떤 residue들이 interaction 하여 binding을 하는지에 대해서 아직 밝혀 지지 않았다. 이로 인해 anti-cancer drug target으로서의 연구에 제한이 있다. 이번 연구에서는 homology modeling(Galaxy-TBM, Galaxy-refine)을 통해 HSPA1L 전체 구조를 밝혀 낸 후, HSPA1L 와 METTL21A를 protein-protein docking을 통해 binding pose 예측을 하였다. 이러한 binding pose를 protein interaction analysis하여 HSPA1L과 METTL21A binding에 관여하는 중요 residue들을 밝혀 냈다. 이러한 structural information은 methylated HSPA1L와 암 세포 성장간의 연관성, 더 나아가 anti-cancer drug 개발로 까지도 이어 질 수 있을 것이라 생각한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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