От англ. chaperon – сопровождать*. Крупные белки нескольких типов, которые обнаруживаются во всех клеточных компартментах (органеллах и цитозоле) и найдены у всех организмов. Шапероны способствуют правильному сворачиванию**, правильной укладке полипептидных цепей, синтезирующихся на рибосомах, в функционально полноценные белки, но сами не участвуют в самосборке и, кроме того, они обладают ещё рядом дополнительных функций, из-за чего несколько семейств шаперонов называют белками теплового шока*** и обозначают как hsp (см. Фолдинг, “Хит-шоковые белки”). Функционирование шаперонов обеспечивается путём связывания их с полипептидными участками оберегаемых белков, доступными только на ранних стадиях укладки.
Белки семейств hsp60 и hsp70 (их ещё обозначают, соответственно, как GroEL и DnaK белки) обладают сродством к гидрофобным участкам полипептидов. Одни из них контролируют фолдинг полипептидов в цитоплазме, другие – участвуют в переносе белков в митохондрии. После синтеза митохондриальных белков представители семейства hsp70 при участии белка YDJ1 связываются с полипептидной цепью и поддерживают её в развёрнутой конформации, предохраняя от преждевременной случайной укладки, а также от контактов и агрегации с другими белками (отсюда становится понятным их название). Такая развёрнутая структура взаимодействует с рецепторными белками на наружной мембране митохондрий и переносится в митохондриальный матрикс. Процессы вторичной укладки транспортированных через биомембраны белков, также контролируются шаперонами. Белки другого семейства – hsp60 формируют структуру наподобие бочонка, охватывающую пептид, и тем самым, обеспечивают окончательные условия для правильного свёртывания пептида. Наконец, белки семейства hsp90 участвуют в регуляции свёртывания различных киназ и факторов транскрипции в условиях высокой концентрации белка, снижающей вероятность правильно свёртывания. К шаперонам эндоплазматического ретикулума (ЭР) относятся не только белки семейств hsp70 и hsp90, но и белок BiP (binding protein – “связывающий белок”), Grp94 (протеин, регулируемый глюкозой) и пептидилпропилизомераза.
Неправильно свёрнутый пептид обычно подвергается протеолизу под действием протеаз протеасомы. Взаимодействие растущих полипептидов с шаперонами – энергозависимый процесс: освобождение шаперонов сопровождается гидролизом АТФ.
*Название произведено от французского слова chaperon – прозвания пожилой или замужней женщины (матроны), которое использовалось в значении покровительствовать. В XIX веке шапероны, как телохранители оберегали девиц из благородных семейств от нежелательных контактов с мужчинами во время прогулок и светских мероприятий (в Испании таких надзирающих пожилых дам-воспитательниц называли дуэньями).
**Удивляет странная, на первый взгляд, неэкономичность природы. Очень многие белки в клетке синтезируются из более длинных полипептидов-предшественников, от которых после завершения трансляции отщепляются более или менее длинные “концы”. К чему такие затраты? Нельзя ли синтезировать точную по длине полипептидную цепь, которая уже соответствует “зрелому” белку? Ответ может быть найден на более поздних этапах истории формирования зрелого белка. Полипептиды должны свернуться в глобулы или другие абсолютно точные молекулярные структуры, обладая великим множеством вариантов сворачивания цепи, иначе белки не будут выполнять свои функции. Сворачиваться начинает уже длинный предшественник, который затем претерпевает так называемую посттрансляционную модификацию. По-видимому, полипептид, точно соответствующий зрелому белку не всегда удаётся свернуть надлежащим образом. Обеспечение надлежащих условий для правильного сворачивания растущего пептида и осуществляют шапероны (см. Кальнексин).
***При повышении температуры увеличивается число несвернувшихся белков (или частично денатурированных белков).