Ssa Шапероны
Исследование влияния шаперона Hsp70 на детерминант [ Psi+ ] дало частично противоречивые результаты.
Так показано, что сверхэкспрессия шаперона Ssa1 (Ssa1, 2, 3 и 4 и Ssb - члены семейства Hsp70 ) увеличивает нонсенс супрессию в присутствии детерминанта [Psi+] (уменьшалась аккумуляция красного пигмента и клетки начинали лучше расти на среде без аденина). Что может говорить об усилении прионизации этим шапероном [ Newnam ea 1999 ].
По результатам других исследований сверхэкспрессия Ssa1, наоборот, уменьшает нонсенс супрессию с помощью [Psi+] [ Chernoff ea 1995 ]. Наконец, вышла еще одна работа [ Jung ea 2000 ], подтверждающая результаты первой. Был сконструирован доминантно негативный мутант Ssa1-21, который при трансфекции в [Psi+] клетки дрожжей уменьшал нонсенс супрессию и наследование [Psi+] фенотипа, а также образование агрегатов. Кроме того, эти клетки гораздо легче излечивались от [Psi+] GuHCl . При сравнении обычных клеток ([Psi+], Ssa1) и клеток с пониженной активностью Ssa1 ([Psi+], Ssa1-21) оказалось, что и те и другие реагируют на температурный стресс уменьшением нонсенс супрессии и сдвигом S/A равновесия в пользу растворимой формы. Но для клеток Ssa1-21 это происходит при более низких температурах. Таким образом, наличие Ssa1, возможно, имеет значение при стрессе и помогает существованию приона в этих условиях, защищая агрегаты от неблагоприятного воздействия стресс-индуцированных факторов, как, например, Hsp104 [ Jung ea 2000 ].
Существуют данные и о влиянии стресса на белок PrP. После теплового шока уровень мРНК PrP и уровень самого PrP возрастает [ Shyu ea 2000 ]. При проверке стабильности [Psi+] в клетках с делецией Ssa1, Ssa2 или обоих этих шаперонов вместе, никакого эффекта не наблюдалось. Однако, когда ген Ssa2 был инактивирован в мутанте Ssa1-21, [Psi+] не наследовался. Возможно, это объясняется тем, что существуют дополнительные факторы, например гомологи Ssa1 - Ssa3 и Ssa4, - которые могут функционировать также как и Ssa1, помогая поддержанию [Psi+]. В случае клеток с доминантно негативным мутантом такая функция Ssa3/4 может блокироваться Ssa1-21, и [Psi+] будет элиминирован.
Таким образом, большая часть данных указывает на то, что Hsp70 помогает поддерживать наследуемые полимеры белка Sup35 в [Psi+] клетках [ Jung ea 2000 ]. С этим согласуется также и то, что сверхэкспрессия Ssa1 защищает [Psi+] от вылечивания с помощью сверхэкспрессии Hsp104 [ Newnam ea 1999 ]. Эти исследования были начаты из-за того, что сверхэкспрессия Hsp104 элиминирует [Psi+], однако, когда Hsp104 индуцируется при тепловом шоке или споруляции, элиминации [Psi+] не происходит. Это указывает на существование механизма, который бы помогал поддерживать [Psi+] при различных стрессах, так как известно, что в этой ситуации индуцируются и Ssa1 и Hsp104. Однако, штаммы с делецией Hsp104 в норме теряют [Psi+] и даже сверхэкспрессия Ssa1 не может этому воспрепятствовать [ Newnam ea 1999 ].
Приведенные данные позволяют предположить, что поддержание прионного детерминанта [Psi+] в клетке зависит от противоположено направленного действия двух шаперонов - Hsp104 и Hsp70. Эти результаты вызывают удивление, поскольку известно, что при защите от теплового шока эти шапероны действуют однонаправлено и частично компенсируют потерю друг друга [ Sanchez ea 1993 ].
Предложены различные объяснения их противоположных эффектов на агрегацию прионов. При определенных концентрациях и/или субстратах, Ssa1 может каким-то образом препятствовать солюбилизирующей активности Hsp104. Возможно, он связывается непосредственно с субстратом, предотвращая присоединение Hsp104, или титрует свободные кофакторы Hsp104, например, Ydj1. Действительно при сверхэкспрессии пары Ssa1 и Hsp104 в сравнении с одним Hsp104, S/A равновесие сдвигается в сторону агрегатов [ Newnam ea 1999 ].
Предложено еще одно объяснение. В то время как оба Ssa1 и Hsp104 растворяют аморфные белковые агрегаты, Ssa1 может защищать высокоупорядоченные, структурированные белковые комплексы (как, например, цитоскелетные структуры) от возможного разбирающего эффекта стресс-индуцированного Hsp104. Действительно было показано, что белок Hsp70 млекопитающих защищал некоторые цитоскелетные компоненты - центросому и промежуточные филаменты - во время теплового шока [ Liang ea 1997 ]. Прионные полимеры представляют собой достаточно высокоупорядоченные структуры, которые тоже могут быть защищены Ssa до определенного предела [ Newnam ea 1999 ].
Из изложенного понятно, что не существует какого-то одного шаперона, ответственного за регуляцию прионного состояния. Напротив, оно является результатом взаимодействия шаперонов, причем их эффекты могут быть антагонистичекими.
Прионы и шапероны Ssa1, Ssb1, Ydj1, Hsp104, Ssa1-Ydj1: гиперэкспрессия
