The specific pair of heat shock protein 70 (Hsp70) and Hsp40 constitutes an essential molecular chaperone system involved in numerous cellular processes, including the proper folding/refolding and transport of proteins. Hsp40 family members are characterized by the presence of a conserved J-domain (JD) that functions as a co-chaperone of Hsp70. Tumorous imaginal disc 1 (Tid1) is a tumor suppressor protein belonging to the DNAJA3 subfamily of Hsp40 and functions as a co-chaperone of the mitochondrial Hsp70, mortalin. In this work, we performed nuclear magnetic resonance spectroscopy to determine the solution structure of JD and its interaction with the glycine/phenylalanine-rich region (GF-motif) of human Tid1. Notably, Tid1-JD, whose conformation was consistent with that of the DNAJB1 JD, appeared to stably interact with its subsequent GF-motif region. Collectively with our sequence analysis, the present results demonstrate that the functional and regulatory mode of Tid1 resembles that of the DNAJB1 subfamily members rather than DNAJA1 or DNAJA2 subfamily proteins. Therefore, it is suggested that an allosteric interaction between mortalin and Tid1 is involved in the mitochondrial Hsp70/Hsp40 chaperone system.
We identified a bovine $B_{12}$ trafficking chaperone bCblC in Bos taurus that showed 88% amino acid sequence identity with a human homologue. The protein bCblC was purified from E. coli by over-expression of the encoding gene. bCblC bound cyanocobalamin (CNCbl), methylcobalamin (MeCbl) and adenosylcobalamin (AdoCbl) in the base-off states and eliminated the upper axial ligands forming aquo/hydroxocobalamin ($OH_2$/OHCbl) under aerobic conditions. A transition of $OH_2$/OHCbl was induced upon binding to bCblC. Interestingly, bCblC-bound $OH_2$/OHCbl did not react with reduced glutathione (GSH), while the reaction of free$OH_2$/OHCbl with GSH resulted in the formation of glutathionylcobalamin (GSCbl) and glutathione disulfide (GSSG). Furthermore we found that bCblC eliminates the GSH ligand of GSCbl forming $OH_2$/OHCbl. The results demonstrated that bCblC is a $B_{12}$ trafficking chaperone that binds cobalamins and protects $OH_2$/OHCbl from GSH, which could be oxidized to GSSG by free $OH_2$/OHCbl.
Phage P22 tailspike is a thermostable homotrimeric protein, and temperature-sensitive folding (tsf) and global suppressor mutations affect its folding yields at elevated temperatures. We earlier suggested that the folding of the tailspike protein in Escherichia coli requires an unidentified molecular chaperone. Accordingly, in the present study, the interactions of purified DnaK, DnaJ, and GrpE heat-shock proteins with the tailspike protein were investigated during the translation and folding of the protein. The cotranslational addition of DnaJ to the tailspike protein resulted in the arrest of folding, when Dnak and GrpE were missing. However, the presence of DnaK, DnaJ, and GrpE had no effect on the folding yield of the tails pike protein, thus, providing evidence for the binding of the nascent tailspike protein with DnaJ protein, a member of DnaK chaperoning cycle.
Mammalial expression vectors containing GRP94, BiP, ERp72, and PDI, were introduced into FRTL5 cells. Transfected cells were selected by neomycin resistance for exogenously overexpressed proteins in the ER. The use of a reducible cross-linker, DSP, markedly improved the ability to detect noncovalent interactions of PDI, BiP and GRP94 with newly-synthesized thyroglobulin. Under normal conditions, GRP94 was found to associate transiently with early Tg folding intermediates, displaying interaction kinetics similar to those reported for another ER chaperones of BiP.
Alkyl hydroperoxide reductase subunit C from Pseudomonas aeruginosa PAO1 (PaAhpC) is a member of the 2-Cys peroxiredoxin family. Here, we examined the peroxidase and molecular chaperone functions of PaAhpC using a site-directed mutagenesis approach by substitution of Ser and Thr residues with Cys at positions 78 and 105 located between two catalytic cysteines. Substitution of Ser with Cys at position 78 enhanced the chaperone activity of the mutant (S78C-PaAhpC) by approximately 9-fold compared with that of the wild-type protein (WT-PaAhpC). This increased activity may have been associated with the proportionate increase in the high-molecular-weight (HMW) fraction and enhanced hydrophobicity of S78C-PaAhpC. Homology modeling revealed that mutation of $Ser^{78}$ to $Cys^{78}$ resulted in a more compact decameric structure than that observed in WT-PaAhpC and decreased the atomic distance between the two neighboring sulfur atoms of $Cys^{78}$ in the dimer-dimer interface of S78C-PaAhpC, which could be responsible for the enhanced hydrophobic interaction at the dimer-dimer interface. Furthermore, complementation assays showed that S78C-PaAhpC exhibited greatly improved the heat tolerance, resulting in enhanced1 survival under thermal stress. Thus, addition of Cys at position 78 in PaAhpC modulated the functional shifting of this protein from a peroxidase to a chaperone.
Senescence marker protein 30 (SMP30), a hepatocellular carcinoma (HCC) associated antigen, was earlier shown by our research group to be highly expressed in HCC paracancerous tissues, but have low levels in HCC tissues. In order to detect anti-SMP30 antibody in serum of HCC patients, we established pET30a-SMP30 and pColdIII-SMP30 expression systems in Escherichia coli. However, the expression product was mainly in the form of inclusion bodies. In this research, we used several combinations of chaperones, four molecular chaperone plasmids with pET30a-SMP30 and five molecular chaperone plasmids with pColdIII-SMP30 to increase the amount of soluble protein. Results showed that co-expression of HIS-SMP30 with pTf16, combined with the addition of osmosis-regulator, and a two-step expression resulted in the highest enhancement of solubility. A total of 175 cases of HCC serum were studied by ELISA to detect anti-SMP30 antibody with recombinant SMP30 protein. Some 22 were positive and x2 two-sided tests all showed P>0.05, although it remained unclear whether there was a relationship between positive cases and clinical diagnostic data.
The eukaryotic genome is packed into chromatin, which is important for the genomic integrity and gene regulation. Chromatin structures are maintained through assembly and disassembly of nucleosomes catalyzed by histone chaperones. Asf1 (anti-silencing function 1) is a highly conserved histone chaperone that mediates histone transfer on/off DNA and promotes histone H3 lysine 56 acetylation at globular core domain of histone H3. To elucidate the role of Asf1 in the modulation of chromatin structure, we screened and identified small molecules that inhibit Asf1 and H3K56 acetylation without affecting other histone modifications. These pyrimidine-2,4,6-trione derivative molecules inhibited the nucleosome assembly mediated by Asf1 in vitro, and reduced the H3K56 acetylation in HeLa cells. Furthermore, production of HSV viral particles was reduced by these compounds. As Asf1 is implicated in genome integrity, cell proliferation, and cancer, current Asf1 inhibitor molecules may offer an opportunity for the therapeutic development for treatment of diseases.
Kim, Il-Sup;Shin, Sun-Young;Kim, Young-Saeng;Kim, Hyun-Young;Lee, Dong-Hee;Park, Kyung-Moc;Jin, Ingn-Yol;Yoon, Ho-Sung
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.20
no.6
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pp.974-977
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2010
Cyclophilins contain the conserved activity of cis-trans peptidyl-prolyl isomerase, which is implicated in protein folding, and function as molecular chaperones. When the yeast cyclophilin A gene (cpr1) was subcloned into the prokaryotic expression vector pKM260, it was found that the expression of Cpr1 drastically increased the cell viability of E. coli BL21 when under abiotic stress conditions, as in the presence of cadmium, copper, hydrogen peroxide, heat, and SDS. Therefore, this study illustrates the importance of Cpr1 as a molecular chaperone that can improve the cellular stress responses when E. coli cells are exposed to adverse conditions, while also demonstrating its potential to increase the stability of E. coli strains utilized for the production of recombinant proteins.
The peroxiredoxins (Prxs) constitute a very large and highly conserved family of thiol-based peroxidases that has been discovered only very recently. We consider here these enzymes through the angle of their discovery, and of some features of their molecular and physiological functions, focusing on complex phenotypes of the gene mutations of the 2-Cys Prxs subtype in yeast. As scavengers of the low levels of $H_2O_2$ and as $H_2O_2$ receptors and transducers, 2-Cys Prxs have been highly instrumental to understand the biological impact of $H_2O_2$, and in particular its signaling function. 2-Cys Prxs can also become potent chaperone holdases, and unveiling the in vivo relevance of this function, which is still not established, should further increase our knowledge of the biological impact and toxicity of $H_2O_2$. The diverse molecular functions of 2-Cys Prx explain the often-hard task of relating them to peroxiredoxin genes phenotypes, which underscores the pleiotropic physiological role of these enzymes and complex biologic impact of $H_2O_2$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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