1. Maddeye gre Proteindeki molekler aperonlar katlanma ve proteostaz aperonlarn protein katlanmasndaki roln tartr. Proteinler en ok ynl ve yapsal olarak karmak biyolojik makromolekllerdir. Hemen hemen her biyolojik srece dahil olurlar. Memeli hcreleri tipik olarak 10.000'den fazla ifade eder ribozomlar zerinde birka bin amino asitten oluan lineer zincirler halinde sentezlenen farkl protein trleri. leyebilmek iin, bu zincirlerin genellikle birka yakndan ilikili boyutlu yapnn bir topluluu olan 'doal durumlarna' katlanmas gerekir1,2. Bunun nasl baarld ve hcrelerin akut ve kronik zorluklar karsnda proteomlarnn konformasyonel btnln nasl salad, biyolojideki en temel ve tbbi adan ilgili sorunlardan birini oluturur. Bu sorunun merkezinde, proteinlerin ilev grmek iin konformasyonel esneklii muhafaza etmeleri gerektii ve bu nedenle fizyolojik ortamlarnda termodinamik olarak yalnzca marjinal olarak kararl olmalardr. karyotik hcrelerdeki tm proteinlerin nemli bir ksm (memeli hcrelerindeki toplamn %20- 30'u), doal olarak herhangi bir sral boyutlu yapdan yoksun grnyor ve yalnzca balanma ortaklaryla etkileimden sonra katlanm konformasyonlar benimsiyor3. Tau ve a-sinklein gibi bu yar kararl proteinlerin bazlarnn anormal davran, demans ve Parkinson hastal ile ilikili fibriler agregatlarn oluumuna yol aabilir. Bu nedenle, protein kalite kontrol ve proteome homeostaznn (proteostaz olarak bilinir) srdrlmesi, hcresel ve organizma sal iin ok nemlidir. Proteostaz, en belirgin ekilde, de novo katlama veya yeniden katlamaya yardmc olan molekler aperonlar ve bunlarn dzenleyicileri ve zamannda karlmasna araclk eden ubikuitin-proteazom sistemi (UPS) ve otofaji sistemi dahil olmak zere birka yz proteinden4 oluan entegre bir a tarafndan salanr. geri dnmsz olarak yanl katlanm ve kmelenmi proteinler. Proteostazdaki eksikliklerin, nrodejenerasyon ve demans, tip 2 diyabet, periferik amiloidoz, lizozomal depo hastal, kistik fibroz, kanser ve kardiyovaskler hastalk gibi ok sayda hastaln tezahrn veya ilerlemesini kolaylatrd gsterilmitir. Bu hastalklarn ou iin nemli bir risk faktr ileri yatr. Gerekten de, model organizmalar zerinde yaplan almalar, yalanmann hcresel proteostaz kapasitesinde kademeli bir dle balantl olduunu gstermektedir5,6. Burada, refakati destekli protein katlanmas ve proteom bakm mekanizmalarna ilikin son bilgileri tartyoruz. Kalabalk hcresel ortamdaki karmak katlanma enerjisi manzarasnda baarl bir ekilde gezinmek iin proteinlerin refakati makineyi nasl kullandna odaklanyoruz. Bu reaksiyonlar anlamak, proteostaz an anormal protein katlanmas hastalklarnda farmakolojik mdahale iin bir hedef olarak tanmlamaya ynelik gelecekteki abalara rehberlik edecektir. Molekler aperonlarn temel rol Pek ok kk protein, dier bileenlerin veya bir enerji kaynann yokluunda in vitro olarak denatrenden uzaklatrldktan sonra yeniden katlanr. Bu, DNA'da kodlanan amino asit dizisinin, bir proteinin boyutlu yapsn belirlemek iin gerekli tm bilgileri ierdii anlamna gelir1. Bununla birlikte, .

1. 1. Maddeye gre
Proteindeki molekler aperonlar katlanma ve proteostaz
aperonlarn protein katlanmasndaki roln tartr.
Proteinler en ok ynl ve yapsal olarak karmak biyolojik makromolekllerdir. Hemen hemen her
biyolojik srece dahil olurlar. Memeli hcreleri tipik olarak 10.000'den fazla ifade eder
ribozomlar zerinde birka bin amino asitten oluan lineer zincirler halinde sentezlenen farkl protein
trleri. leyebilmek iin, bu zincirlerin genellikle birka yakndan ilikili boyutlu yapnn bir topluluu olan
'doal durumlarna' katlanmas gerekir1,2. Bunun nasl baarld ve hcrelerin akut ve kronik zorluklar
karsnda proteomlarnn konformasyonel btnln nasl salad, biyolojideki en temel ve tbbi adan ilgili
sorunlardan birini oluturur.
Bu sorunun merkezinde, proteinlerin ilev grmek iin konformasyonel esneklii muhafaza etmeleri
gerektii ve bu nedenle fizyolojik ortamlarnda termodinamik olarak yalnzca marjinal olarak kararl
olmalardr. karyotik hcrelerdeki tm proteinlerin nemli bir ksm (memeli hcrelerindeki toplamn %20-
30'u), doal olarak herhangi bir sral boyutlu yapdan yoksun grnyor ve yalnzca balanma ortaklaryla
etkileimden sonra katlanm konformasyonlar benimsiyor3. Tau ve a-sinklein gibi bu yar kararl
proteinlerin bazlarnn anormal davran, demans ve Parkinson hastal ile ilikili fibriler agregatlarn
oluumuna yol aabilir. Bu nedenle, protein kalite kontrol ve proteome homeostaznn (proteostaz
olarak bilinir) srdrlmesi, hcresel ve organizma sal iin ok nemlidir. Proteostaz, en belirgin ekilde, de
novo katlama veya yeniden katlamaya yardmc olan molekler aperonlar ve bunlarn dzenleyicileri ve
zamannda karlmasna araclk eden ubikuitin-proteazom sistemi (UPS) ve otofaji sistemi dahil olmak
zere birka yz proteinden4 oluan entegre bir a tarafndan salanr. geri dnmsz olarak yanl katlanm ve
kmelenmi proteinler. Proteostazdaki eksikliklerin, nrodejenerasyon ve demans, tip 2 diyabet,
periferik amiloidoz, lizozomal depo hastal, kistik fibroz, kanser ve kardiyovaskler hastalk gibi ok
sayda hastaln tezahrn veya ilerlemesini kolaylatrd gsterilmitir. Bu hastalklarn ou iin nemli bir risk
faktr ileri yatr. Gerekten de, model organizmalar zerinde yaplan almalar, yalanmann hcresel
proteostaz kapasitesinde kademeli bir dle balantl olduunu gstermektedir5,6.
Burada, refakati destekli protein katlanmas ve proteom bakm mekanizmalarna ilikin son bilgileri
tartyoruz. Kalabalk hcresel ortamdaki karmak katlanma enerjisi manzarasnda baarl bir ekilde
gezinmek iin proteinlerin refakati makineyi nasl kullandna odaklanyoruz. Bu reaksiyonlar anlamak,
proteostaz an anormal protein katlanmas hastalklarnda farmakolojik mdahale iin bir hedef olarak
tanmlamaya ynelik gelecekteki abalara rehberlik edecektir.
Molekler aperonlarn temel rol
Pek ok kk protein, dier bileenlerin veya bir enerji kaynann yokluunda in vitro olarak denatrenden
uzaklatrldktan sonra yeniden katlanr. Bu, DNA'da kodlanan amino asit dizisinin, bir proteinin
boyutlu yapsn belirlemek iin gerekli tm bilgileri ierdii anlamna gelir1. Bununla birlikte, son birka on
ylda yaplan aratrmalar, hcresel ortamda, birok proteinin biyolojik olarak uygun bir zaman leinde
verimli bir ekilde katlanmas iin molekler aperonlara ihtiya duyduunu kesin olarak ortaya koymutur7.
Bu ekstra karmaklk katman neden gerekli?
Kk proteinler ok yksek hzlarda8 (mikrosaniyeler iinde) katlanabilse de, seyreltik tampon zeltilerde,
daha byk, ok alanl proteinlerin katlanmas dakikalar ila saatler alabilir9 ve hatta ou zaman doal
durumlarna in vitro ulamay bile baaramaz. Bu tr proteinlerin katlanmas, in vivo olarak nemli lde
daha zor hale gelir, nk hcresel ortam, toplam sitosolik proteinin 300400 gl-1 konsantrasyonlara ulat

2. olduka kalabalktr. Ortaya kan dlanm hacim etkileri, makromolekller arasndaki fonksiyonel
etkileimleri artrmasna ramen, doal olmayan ve yapsal olarak esnek proteinlerin toplanma eilimini
de gl bir ekilde artrr10. Bu nedenle, molekler aperonlar iin temel gereksinimin, katlanma srasnda
protein agregasyonunu en aza indirme ve proteinleri znr, ancak yapsal olarak dinamik durumlarda
tutma ihtiyac nedeniyle, youn kalabalk hcrelerin evrimi srasnda ok erken ortaya km olmas
muhtemel grnmektedir. Ayrca, mutasyonlar genellikle bir proteinin kararl bir katlanma11
benimseme yeteneini bozduundan, aperon sisteminin yeni protein fonksiyonlarnn ve fenotipik
zelliklerin11,12geliimine izin veren ok nemli bir tampon salad sonucu kar.
Protein katlanmas ve bunun nasl ters gidebilecei ile ilgili baz temel bilgiler
Bir protein zincirinin benimseyebilecei olas konformasyonlarn says ok fazla olduu iin, katlanma
reaksiyonlar olduka karmak ve heterojendir ve pek ok zayf, kovalent olmayan etkileimin ibirliine
dayanr. znr proteinler sz konusu olduunda, hidrofobik kuvvetler, zincirin kmesini ve polar olmayan
amino asit kalntlarnn proteinin i ksmna gmlmesini salamada zellikle nemlidir (membran protein
katlanmasyla ilgili bir tartma iin bkz. ref. 13). Son yllarda bu reaksiyonlar biyofiziksel deneyler ve
teorik analizler yoluyla anlamada nemli ilerlemeler kaydedilmitir1,2. Mevcut modelde, polipeptit
zincirlerinin, birka yoku aa rota boyunca doal yapya doru ilerlerken huni eklindeki potansiyel enerji
yzeylerini kefettikleri dnlmektedir (ekil 1). Zincir kmesi ve yerel etkileimlerin saysndaki aamal art,
yerel duruma giderken aranmas gereken konformasyonel alan hzla kstlar. Bununla birlikte,
gezinmesi gereken serbest enerji yzeyi genellikle engebelidir, bu da molekllerin katlanma srasnda
nemli kinetik engelleri amas gerektii anlamna gelir. Sonu olarak, ksmen katlanm durumlar, kinetik
olarak kapana kslm trler olarak geici olarak doldurulabilir. Bu tr katlanma ara maddeleri, 100 amino
asitten daha byk proteinler (bir hcredeki tm proteinlerin ~% 90') iin kuraldr ve bunlar, kompakt
kresel konformasyonlara hzl hidrofobik ke uramaya gl bir eilim gsterir2. kme, ya spesifik
temaslardan yoksun ve byk konfigrasyonel entropiyi koruyan dzensiz globllere ya da doal olmayan
etkileimlerle (yanl katlanm durumlar) stabilize olabilen ara maddelere yol aabilir. lk durumda, globl
iindeki nemli doal temaslarn aranmas katlanma hzn snrlayacaktr, oysa ikinci durumda, doal
olmayan temaslarn krlmas hz snrlayc olabilir1 (ekil 1). Proteinlerin kresel ara maddeleri yksek
derecede esneklikle doldurma eilimi, birok uzun menzilli etkileimle (/ alan mimarileri gibi) stabilize
edilen daha byk, topolojik olarak daha karmak alan kvrmlaryla artabilir. Bu tr proteinler genellikle
yksek derecede aperon bamldr14.
Ksmen katlanm veya yanl katlanm durumlar, konsantrasyona bal bir ekilde toplanma eiliminde
olduklar iin sorunludur (ekil 1). Bunun nedeni, bu formlarn tipik olarak hidrofobik amino asit
kalntlarn ve yaplandrlmam polipeptit omurgasnn blgelerini zcye maruz brakmasdr - doal durumda
gml hale gelen zellikler15. Molekl ii katlanma gibi, agregasyon da byk lde hidrofobik kuvvetler
tarafndan yrtlr ve esas olarak amorf yaplar ile sonulanr (ekil 1). Alternatif olarak, uzun fibril
eksenine (apraz- yaps) dik uzanan -eritler tarafndan tanmlanan amiloid ad verilen fibriler
agregatlar oluabilir. Pek ok protein in vitro16 koullar altnda bu yksek derecede dzenli,
termodinamik olarak kararl yaplar benimseyebilse de, bu agregalarn in vivo oluumu, stres altnda
veya protein kalite kontrol baarsz olduunda daha yaygn hale gelebileceklerini dndren, aperon
mekanizmas tarafndan gl bir ekilde kstlanmtr. Daha da nemlisi, fibriler agregatlarn oluumuna
genellikle anormal katlanma hastalklarnda anahtar rolleri olduu dnlen znr oligomerik durumlarn
oluumu elik eder16 (ekil 1). Bu daha az dzenli ve olduka heterojen formlarn toksisitesinin, yapkan,

3. hidrofobik yzeylerin ve henz kararl bir apraz- ekirdee entegre edilmemi eriilebilir peptit omurga
yapsnn aa kmasyla ilikili olduu ileri srlmtr17. znr oligomerler, kmelenme ileminin termodinamik son
durumu olan fibrilleri oluturmak iin nemli lde yeniden dzenlemeye tabi tutulmaldr ve bu nedenle
katlanma srasnda kinetik olarak hapsolmu ara maddelerle karlatrlabilir (ekil 1). zellikle, farkl
polipeptitlerin18 prefibriler oligomerleri zerinde baz yaygn yapsal epitoplar tespit edilmitir, ancak bu
zelliklerin toksisite ile nasl balantl olduu henz anlalamamtr. Bu tr bilgilere, protein agregasyonu ile
ilikili saysz patolojik duruma ynelik tedaviler gelitirmek iin acilen ihtiya duyulmaktadr.
Balca refakati snflar
Molekler bir aperonu, nihai yapsnda bulunmadan baka bir proteinle etkileime giren, stabilize eden
veya ilevsel olarak aktif konformasyonunu kazanmasna yardmc olan herhangi bir protein olarak
tanmlarz7,19. Hcrelerde yapsal olarak ilgisiz birka farkl aperon snf bulunur ve ibirliki yollar ve alar
oluturur. Bu protein ailelerinin yeleri genellikle stres proteinleri veya s oku proteinleri (HSP'ler)
olarak bilinirler nk bunlar, topaklamaya yatkn katlanma ara maddelerinin konsantrasyonlarnn artt
stres koullar altnda yukar regle edilirler. aperonlar genellikle molekler arlklarna gre snflandrlr
(HSP40, HSP60, HSP70, HSP90, HSP100 ve kk HSP'ler). De novo katlama, stresle denatre
edilmi proteinlerin yeniden katlanmas, oligomerik dzenek, protein kaakl ve proteolitik bozunmada
yardm dahil olmak zere ok sayda proteom bakm ilevinde yer alrlar. HSP70'ler, HSP90'lar ve
aperoninler (HSP60'lar) gibi de novo protein katlanmasna ve yeniden katlanmasna geni lde katlan
aperonlar, ATP ve kofaktr tarafndan dzenlenen balanma ve salma dngleri yoluyla katlamay
destekleyen ok bileenli molekler makinelerdir. Tipik olarak, doal olmayan proteinler tarafndan aa
kan hidrofobik amino asit yan zincirlerini tanrlar ve fonksiyonel olarak ATP'den bamsz aperonlarla,
rnein "holdazlar" olarak ilev gren kk HSP'ler, tamponlama agregasyonu ile ibirlii yapabilirler.
ATP'ye bal aperon etki mekanizmasnda, de novo katlama ve protein yeniden katlanmas, kinetik
blmleme yoluyla desteklenir (ekil 2). Doal olmayan bir proteinin hidrofobik blgelerine aperon
balanmas (veya yeniden balanmas), agregasyonu geici olarak bloke eder; ATP ile tetiklenen
serbest brakma, katlamann ilerlemesine izin verir. Daha da nemlisi, HSP70'ler ve aperoninlerin her
ikisi de bu temel mekanizma ile alsalar da, birincisinin (dier tm ATP'ye baml aperonlar gibi) toplu
zeltiye katlanmak iin substrat proteinini serbest brakmas, oysa silindirik aperoninlerin tekli
katlanmasna izin vermesi bakmndan temel olarak farkllk gsterirler. bir kafes iine alnm protein
moleklleri. ki sistem srayla hareket eder, bu sayede HSP70 yeni oluan ve yeni sentezlenmi
polipeptitlerle yukar ynde etkileime girer ve aperoninler, yalnzca HSP70 zerinde dng yaparak doal
duruma ulaamayan bu proteinlerin son katlanmasnda aa ynde ilev grr20,21 (ekil 2 ve 3). Aadaki
blmlerde, ana sitozolik protein katlama makinelerinin temel mekanizmalarn gstermek iin HSP70,
aperonin ve HSP90 modellerini kullanacaz. Oligomerik komplekslerin montajna araclk etmede
katlamann aasnda ilev gren mteriye zel aperonlar tartlmamtr (baknz rnein, refs 22 ve 23).
HSP70 sistemi
Yapsal olarak eksprese edilen (HSPA8 olarak da bilinen HSC70) ve HSP70'in stresle indklenebilir
formlar, protein katlanmas ve proteostaz kontrolnde merkezi oyunculardr. Artan HSP70 seviyeleri,
hastalk modellerinde24toksik protein toplanmasn nlemede de etkili olmutur. HSP70'in ATP'ye
baml reaksiyon dngs, HSP40 (DnaJ olarak da bilinir) ailesinin aperonlar ve nkleotit deiim
faktrleri25,26 tarafndan dzenlenir. Bu faktrlerden bazlar, yanl katlanm proteinlerin27 karlmas iin
UPS ve otofaji ile refakati fonksiyonlarnn balanmasnda da rol oynar. HSP70 tarafndan balanma ve

4. salnma, korunmu bir amino terminal ATPaz blgesinin, bir -sandvi alt alan ve bir a-sarmal kapak
segmentinden oluan bir karboksi terminal peptit balama alan ile allosterik balanmas yoluyla elde
edilir25 (ekil 2) . -sandvi, tercihen pozitif ykl artklarla erevelendiklerinde, hidrofobik amino asitlerle
zenginletirilmi geniletilmi, ~yedi kalnt segmentini tanr28. Bu tr segmentler, proteinlerde ortalama
olarak her 50100 amino asitte bir meydana gelir ve bu fragmanlarn aa kmas, proteinin toplanma
eilimi ile ilikilidir29. -sarmal kapak ve -sandvi alanndaki konformasyonel bir deiiklik, peptit iin
ATP'ye bal bir ekilde25afinite durumunu dzenler. ATP'ye bal durumda, kapak, peptit iin yksek ak
ve kapal oranlarla sonulanan ak bir konformasyon benimser. ATP'nin ADP'ye hidrolizi, HSP40
tarafndan gl bir ekilde hzlandrlr, bu da kapan kapanmasna ve stabil peptit balanmasna yol aar
(peptit substrat iin dk oranlarda ve kapal oranlarda) (ekil 2). HSP40 ayrca katlanmam
polipeptitlerle dorudan etkileime girer ve HSP70'i protein substratlarna20,26 alabilir. ATP
hidrolizinden sonra, bir nkleotit deiim faktr HSP70 ATPaz alanna balanr ve ADP-ATP deiimini
katalize ederek kapan almasna ve substratn salnmasna neden olur. Serbest brakma, hzl katlanan
molekllerin hidrofobik kalntlar gmmesine izin verirken, katlanma iin birka saniyeden daha uzun
sreye ihtiya duyan molekller HSP70'e yeniden balanarak topaklanmay nler. HSP70 (yeniden)
balanmas, ayn zamanda, belki de katlama ilemi30iin kinetik engelleri kaldrarak, konformasyonel
yeniden modelleme ile sonulanabilir.
HSP70 dngsnden sonra hzl katlama yrngelerine blnemeyen proteinler, katlanma iin aperonin
kafesinin zel ortamna aktarlabilir. Bunlar arasnda, katlanma srasnda yksek enerjili engellerle
karlaan ve in vitro seyreltik zeltide bile doal durumlarna kendiliinden ulaamayan aktinler ve
tblinler31 gibi birka temel protein vardr.
refakatiler
aperoninler, katlanma iin ~60 kDa'ya kadar kresel olarak evreleyen substrat proteinleri tarafndan
ilev gren ~800900 kDa'lk byk ift halkal komplekslerdir. Grup I aperoninler (karyotlarda HSP60'lar
ve bakterilerde GroEL olarak da bilinirler) bakteri, mitokondri ve kloroplastlarda yedi yeli halkalara
sahiptir ve katlanr kafesin kapan oluturan HSP10 proteinleri (bakterilerde GroES) ile ilevsel olarak
ibirlii yapar. Arkeadaki (termozom) ve karyotik sitozoldeki (CCT olarak da bilinen TRiC) grup II
aperoninler genellikle sekiz yeli halkalara sahiptir. HSP10 faktrlerinden bamszdrlar.
Escherichia coli'nin GroELGroES aperonin sistemi en kapsaml ekilde incelenmitir19,32 (ekil 3).
GroEL, en az 250 farkl sitozolik protein ile etkileime girer. Bunlarn ou 20 ile 50 kDa arasndadr ve
TIM varil kvrm14,33gibi karmak / veya + alan topolojilerine sahiptir. Bu proteinler birok uzun
menzilli etkileimle stabilize edilir ve hidrofobik yzeyler34,35 aa karan esnek, kinetik olarak kapana
kslm katlama ara maddelerini doldurduu dnlmektedir. GroEL'in apikal alanlar, halka merkezinde
substrat balanmas iin hidrofobik amino asit kalntlar sunar. Mteakip katlama, GroES tarafndan
global substrat kapsllemesine baldr (ekil 3). GroES balanmas, ATP tarafndan dzenlenir ve olduka
hidrofilik,
19,32,36
net-negatif-ykl i duvar. Kapsllenmi protein cretsizdir
bu ortamda ~10 saniye katlayn - GroES'e bal halkada (cis halkas) ATP hidrolizi iin gereken sre.
Protein substrat, kar halkada (trans halkas) ATP balanmas tarafndan allosterik olarak tetiklenen
GroES ayrmasndan sonra kafesi terk eder. Henz katlanmam substrat, daha fazla katlama giriimi
iin hzla GroEL'e yeniden balanr.

5. Her seferinde bir molekl olacak ekilde katlanmam proteinin evrelenmesi, toplanarak veya yukar ak
aperonlarna (yeniden) balanarak katlanmann bozulmasn nler. Ek olarak, sterik snrlamann bir etkisi
muhtemelen katlanma enerjisi manzarasn modle eder. aperonin, baz proteinler32,37 iin bir pasif-
agregasyon nleme arac olarak ilev grse de, kapslleme ayn zamanda katlanmay nemli lde
hzlandrabilir37-39. Bu hz ivmesi, sterik snrlamadan, km ancak esnek katlanan ara maddelerin
entropik olarak istikrarszlatrlmasndan ve bunlarn daha kompakt, yerel benzeri konformasyonlara
dnmn tevik etmesinden kaynaklanyor olabilir. Son zamanlarda gsterildii gibi, katlama kafesinin
etkisi, salg proteinlerinin39katlanmasnda konformasyonel alan kstlamadaki dislfit balarnn rol ile
karlatrlabilir olabilir. Ayrca, ardk balama ve salma dnglerinde tekrarlanan alm olaylarnn, doal
olmayan etkileimlerle stabilize edilen yanl katlanm, kinetik olarak kapana kslm durumlar tersine
evirdii ne srlmtr40-42. Bu nedenle, aperoninler, engebeli serbest enerji katlama manzaralarnda
hem entropik hem de entalpik engelleri kaldrabilir (ekil 1).
karyotik sitozoldeki grup II aperonin olan TRiC, halka bana sekiz paralog alt birimden
oluur31,43,44. Tm grup II aperoninler, apikal alanlarnn iris benzeri yerleik bir kapak grevi gren ve
GroES'in ilevini deitiren parmak benzeri kntlar iermesi bakmndan GroEL'den sapar. Bu
segmentler, ilke olarak GroELGroES44'nkine benzer ekilde, ATP'ye baml bir protein kapslleme
dngsnde alr ve kapanr. Bununla birlikte, TRiC reaksiyon dngs, GroEL'inkinden ok daha yavatr ve
muhtemelen nemli lde daha uzun bir protein kapslleme ve kafes iinde katlanma sresi salar45.
TRiC, aktin ve tblinler31,43 dahil olmak zere yeni sentezlenen sitozolik proteinlerin yaklak %10'u
ile etkileime girer. lgin bir ekilde, TRiC, Huntington hastal proteini46-48 tarafndan toksik
agregatlarn birikmesini nlemede de ilev grr.
substrat proteinlerinde henz anlalamamtr52, tam uzunluktaki HSP90'larn son kristal yaplar uzun
zamandr beklenen bilgileri53,54salamtr. HSP90, C-terminal alanlar tarafndan bir araya getirilen alt
birimlerin bir dimer ilevi grr. Bir N-terminal alan, ATP'yi balar ve hidrolize eder ve bir orta alan
tarafndan C-terminal alanna birletirilir (ekil 4). Orta alan, substrat balanmasna katlr ve yardmc
aperon AHA1 ile etkileime girer. Dier aperonlara benzer ekilde, HSP90 dimer, nemli lde yapsal
yeniden dzenlemenin25 elik ettii ATP gdml bir reaksiyon dngsne girer (ekil 4). ATP balanmas, N-
terminal alanlarnn dimerizasyonuna yol aarak HSP90 "molekler kska" oluturur. Bu, tek tek
monomerlerin birbirinin etrafnda dnd HSP90 dimerinin skmasyla sonulanr. Hidrolizden sonra,
ATPaz alanlar ayrr ve HSP90 monomerleri N-terminal olarak ayrlr. eitli kofaktrler bu dngy dzenler:
Belirli kinaz substratlarn HSP90'a ileten CDC37, ATPaz aktivitesini inhibe eder ve HOP, N-
terminal dimerizasyonunu inhibe eder. AHA1, ATP hidrolizini uyarrken, p23, ATP hidrolizinden nce
HSP90'n dimerize edilmi formunu stabilize eder. Bu faktrlerin, HSP90'a bal substratlarda belirli
konformasyonel geilerin yan sra bunlarn HSP90'dan salnmasn salamak iin dngnn kinetik
zelliklerini ayarlad dnlmektedir.
HSP90'n eitli ko-aperonlarn yardmyla farkl tipte substrat proteinlerini nasl ie ald muamma olmaya
devam ediyor. HSP90'n birka substrat-etkileim blgesine sahip olduu grlmektedir ve balanma
kuvveti, HSP90'n mutasyona uram protein varyantlarn bozulmaya kar korumada evrimsel bir
kapasitr olarak nerilen rolne uygun olarak, substratn52 yapsal esnekliinden gl bir ekilde etkilenmi
gibi grnmektedir12. Birka HSP90 substrat, tmr geliiminde iyi belgelenmi rolleri olan kinazlar
olduundan, HSP90'n ilalarla inhibisyonu
HSP90 sistemi

6. HSP90, karyotik hcrelerde ok sayda nemli sinyal yolunu kontrol eden bir proteostaz merkezi
oluturur49. Bu pleiotropik fonksiyonlar arasnda, dierlerinin yan sra, hcre dngs ilerlemesi, telomer
bakm, apoptoz, mitotik sinyal iletimi, vezikl aracl tama, doal baklk ve hedeflenen protein ykm yer
alr. Gerekten de, bu ilevsel alarn evrimi ve bakmnn, HSP90'n altta yatan protein komplekslerinde
yapsal olarak istikrarszlatrc mutasyonlarn etkilerini tamponlama ve bylece yeni zelliklerin12
kazanlmasna izin verme yeteneine bal olduu dnlmektedir.
HSP90, kinazlar ve steroid reseptrleri49,50 gibi ok sayda sinyal iletim moleklnn yapsal olgunlamas
ve konformasyonel dzenlemesinde HSP70'in aasnda ilev grr. Bu srete, birou HSP90'a
kenetlenmek iin tetratrikopeptit tekrar (TPR) alanlarn kullanan birka dzenleyici ve yardmc aperon
ile ibirlii yapar. rnein, TPR proteini HOP, HSP70 ve HSP90 arasnda dorudan bir balant salayarak
substrat transferine51 izin verir. HSP90 ve kofaktrlerinin geldanamisin gibi konformasyonel
deiikliklere araclk ettii mekanizma, belirli kanserlerin tedavisi iin umut verici bir strateji olarak
ortaya km olsa da55. Bu ilalar spesifik olarak HSP90'n ATPaz fonksiyonunu inhibe eder. eitli
patojenik virslerin HSP90 sistemini ele geirmesi ve onu kapsid montaj iin kullanmas nedeniyle,
muhtemelen sadece kanser tedavisinde deil, ayn zamanda viral hastalklarn tedavisinde de faydal
olacaklardr56. Bununla birlikte, HSP90'n global inhibisyonu, muhtemelen hcresel devrede belirgin
bir dzensizlikle sonulanacaktr ve HSP90 fonksiyonunun yalnzca belirli ynlerini inhibe etmenin
yollarnn bulunmas istenecektir.
Ribozomdan katlanm proteine
Ribozom zerindeki polipeptitlerin vektrel sentezinin, sadece ksmen anlalan katlama ileminde nemli
etkileri vardr. Anahtar sorular, yeni oluan zincirin katlanmaya balad aama ve eviri srecinin
katlanmann serbest enerji manzarasn ne lde modle ettii ile ilgilidir. Bu konular ele alrken, ilk nce in
vitro olarak kendiliinden katlanma eiliminde olan kk, tek alanl proteinleri dikkate almak yararldr. Bu
tr proteinler iin translasyon sreci, yanl katlanma ve kmelenme riskini nemli lde artryor gibi
grnmektedir, nk tamamlanmam bir yeni oluan polipeptit, kararl bir doal konformasyona
katlanamamaktadr57,58 ve poliribozomlar balamnda yeni oluan zincirlerin yerel konsantrasyonu
ok yksektir. Ayrca, ~100 uzunluunda ancak en fazla 20 geniliinde olan byk ribozomal alt birimin k
kanal, tnel knn yaknnda olumaya balayabilecek a-helislerin ve kk ncl elemanlarn tesine katlanmak
iin elverisizdir59-61; bylece zincirin C-terminal 3040 amino asit kalntlarnn, kooperatif alan
katlanmas iin gerekli olan uzun menzilli etkileimlere katlmasn nler. Sonu olarak, verimli katlanma
ancak tam protein ribozomdan ktktan sonra gerekleebilir57,62. Translasyon nispeten yava olduu
iin (~420 amino asit s1), yeni oluan zincirler nemli bir sre boyunca ksmen katlanm, topaklamaya
duyarl durumlarda aa kar. Ayrca, eviri srasnda oluan doal olmayan zincir ii temaslar veya yksek ykl
ribozomal yzey ile etkileimler, sentezin tamamlanmasndan sonra katlanmay geciktirebilir. Bu
nedenlerden dolay, yeni oluan zincirlerin, erken (yanl) katlanmalarn nleyen ve yeni oluan zinciri
toplanmam, katlanmaya uygun bir durumda tutan ribozoma bal aperonlarla ortak eviri yoluyla
etkileime girdii dnlmektedir (ekil 5). rnein, bakteriyel tetikleme faktr63 translasyon boyunca kk titin
I27 zincirine (~120 amino asit) balanr64, muhtemelen zincirin kmesini tm -sandvi alan ribozomdan
kana ve katlanmaya uygun hale gelene kadar geciktirir. Dahas, yeni oluan zincirlerin kmelenmesi,
poliribozom komplekslerindeki ribozomlarn youn bir ekilde paketlenmi, psdohelikal dzenlemesiyle -
bitiik ribozomlardaki yeni zincir k yerleri arasndaki mesafeyi en st dzeye karan bir organizasyonla -
elverisizdir65.

7. Tek alanl proteinler, eviri sonras doal durumlarna ulaacak olsa da, ok alanl proteinler, bamsz
olarak katlanan yapsal birimler (uzunluk olarak ~ 50-300 amino asit) ribozomdan srayla ktka, alan
baznda ortak eviri katlanmasna maruz kalabilir66,67. Bu ilem, doal olmayan etki alanlar aras
temaslar nler, bylece byk proteinler66,68iin katlama enerjisi manzarasn yumuatr. karyotik
ribozomlar zerinde olduka verimli olan eviri srasnda sral alan katlanmas, muhtemelen
karyotlarda66,68 karmak ok alanl proteinlerin patlayc evrimini destekledi. Ortak eviri katlamann,
karyotik ribozomlarn daha yava uzama hznn (karyotlarda ~4 amino asit s-1 ve bakterilerde ~20
amino asit s-1) ve katlama makinesinin eitli uyarlamalarnn bir sonucu olarak desteklendii
dnlmektedir. rnein, karyotik ribozomlar zel HSP70 aperon komplekslerini balar (ekil 5) ve kanonik
HSC70'in yeni oluan zincirlerden balanmas ve salnmas, alan baznda katlamay desteklemek iin
eviri hz ile koordine edilebilir. karyotik aperonin TRiC, HSC70 (ref. 69) ve prefoldin31 gibi dier
yukar ak faktrleri tarafndan yeni oluan zincirlere alnr ve birlikte eviri katlanmasna izin verir. Ayrca,
ortak eviri katlamann ince ayar, nadir kodonlarda eviri duraklatma ile elde edilebilir70. Genel
olarak, karyotik translasyon ve refakati makine, yeni sentezlenen proteinlerin byk bir ksm iin verimli
katlanma salayarak evrim yoluyla yksek oranda optimize edilmitir71.
Endoplazmik retikulumda (ER) alan aperon yollar, benzer organizasyon ilkelerini takip eder, ancak
dislfit ba oluumunda ve birok salg proteininin72 glikozilasyonunda zel makineler kullanlr.
Proteom bakm ve proteostaz a
lk protein katlanmas iin aperon mekanizmasnn gerekli olduu genel olarak kabul edilse de, birok
proteinin ilevsel olarak aktif yaplarn korumak veya yeniden kazanmak iin hcresel yaamlar boyunca
makromolekler yardma ne lde bal olduunu ancak daha yeni anlamaya balyoruz. Prokaryotlarla
karlatrldnda, karyotik hcrelerin proteomlar olduka karmaktr ve ok daha fazla sayda ve eitlilikte ok
blgeli protein ierir. Dinamik hcresel ortamda, bu proteinler srekli olarak katlanm hallerine ynelik ok
sayda zorlukla karlarlar; bunlar post-translasyonel modifikasyonlardan (fosforilasyon ve
asetilasyon), hcre fizyolojisindeki deiikliklerden ve protein stabilitesini etkileyebilecek kk molekll
ligandlarn bileimi ve konsantrasyonundaki deiikliklerden kaynaklanr4. Ayrca, memeli hcrelerindeki
tm proteinlerin %20-30'u yapsal olarak yaplandrlmamtr3; yani, yalnzca dier makromolekllere veya
zar yzeylerine balandktan sonra tanmlanm boyutlu konformasyonlar benimseyebilirler. Bu tr
proteinler muhtemelen anormal etkileimleri ve kmelenmeyi nlemek iin yardma ihtiya duyarlar.
zellikle konsantrasyonlar arttnda ve ortak molekllerle kompleks halinde olmadklarnda73.
Bu dnceler, hcrelerin neden proteomun konformasyonel btnln korumak iin ibirlii yapan insan
hcrelerinde ~ 800 protein (~ 200 aperon ve ko-aperon ve ~ 600 UPS ve otofaji bileeni) ieren
kapsaml bir faktr ana yatrm yapmas gerektiini aklamaya yardmc olur. ve evredeki deiikliklere uyum
salamay salar. Bu proteostaz a, uygun protein katlanmas ve kaakl iin genel ve zel aperon
bileenlerini, geri dndrlemeyecek ekilde yanl katlanm proteinlerin (UPS ve otofaji sistemi) ayrmas
ve proteolitik bozunmasna ynelik makinelerle btnletirir (ekil 6). Sistemin dikkate deer karmakl, ok
hcreli organizmalarda ana aperon sistemleri (HSP70 ve HSP90)26 iin dzenleyici bileenlerin
eitliliinin ve bu aperonlar UPS ve otofaji sistemi27,74,75 ile ilevsel olarak birletiren faktrlerin
genilemesinden kaynaklanmaktadr. . rnein, BCL2 ile ilikili atanojen (BAG) ailesi proteinleri ve belirli
HSP40'lar gibi eitli HSP70 kofaktrleri, ubikuitin benzeri veya ubikuitin etkileimli alanlar ierir74.
Hsp70-etkileimli proteinin (CHIP) karboksil ucu olarak bilinen HSP70 ve HSP90 kofaktr, E3
ubikuitin ligaz aktivitesine sahiptir ve belirli mutant veya hasarl proteinleri proteasomal bozunmaya

8. ynlendirir74. zellikle CHIP, proteostaz ve hcre dzenlemesi iin proteolitik yollarn muazzam nemini
yanstan birka yz farkl E3 ligazdan yalnzca biridir. lgin bir ekilde, UPS tarafndan yanl katlanm
protein trlerinin temizlenmesi, bu molekllerin aperonlar tarafndan topaklanmam bir durumda
tutulmasn gerektirse de, otofaji ile atmann, bu tr moleklleri daha byk, muhtemelen daha az toksik,
agregalara zorlamak iin aktif mekanizmalar ierdii dnlmektedir76,77 . Bu inklzyonlar genellikle
agrezom78 olarak anlan mikrotbl dzenleme merkezine yakn spesifik hcre alt sitelerinde biriktirilir.
Proteostaz a, bazlar strese duyarl olan ve hcresel protein katlanmasnn ve/veya bozunmasnn yanl
katlanm ve kmelenmeye yatkn trlerin birikmesini nlemek zere uyarlanmasn salayan birbirine bal
birka sinyal yolu tarafndan dzenlenir (ekil 6). Bu yollar, sitosolik stres tepkisini ve ER ve
mitokondrinin katlanmam protein tepkisini ve ayrca ribozom biyogenezini ve translasyon
kapasitesini kontrol eden sinyal yollarn ierir (Kutu 1). Bu farkl dallardan gelen girdilerin nasl
koordine edildii ve ince ayarland yalnzca ksmen anlalmtr, ancak proteostaz kapasitesi ve strese
yant verme, farkl hcre tiplerinde nemli lde deiebilir79.