Le proteine ​​Heat Shock Protein 70 (Hsp70) sono una famiglia di chaperoni molecolari antichi e conservati. Svolgono un ruolo essenziale nel mantenimento dell'omeostasi proteica, compresa la facilitazione del ripiegamento e della degradazione delle proteine, prevenire l'aggregazione proteica, e partecipando alla risposta allo stress. L'interruzione del meccanismo di controllo della qualità cellulare è associata all'invecchiamento, cancro e malattie neurodegenerative.

Il ruolo delle modificazioni post-traduzionali (PTM) nella regolazione delle funzioni di Hsp70 è un campo di ricerca emergente. Sebbene lo stress ossidativo possa essere dannoso, la variazione redox è una caratteristica naturale dell'ambiente cellulare e facilita la trasduzione del segnale per importanti attività fisiologiche. Le modificazioni della cisteina delle proteine ​​forniscono il mezzo principale per il trasferimento del segnale redox. La glutationilazione è una modifica reversibile dei residui di cisteina nelle proteine, che possono proteggere le proteine ​​dall'ossidazione irreversibile, e può anche svolgere un ruolo nella trasduzione del segnale.

In questo studio, la glutationilazione di diversi membri della famiglia Hsp70 è stata rilevata nelle cellule HeLa e i siti di modifica sono stati accertati mediante spettrometria di massa dai ricercatori della prof.ssa Sarah Perrett e del gruppo del prof. Chen Chang presso l'Istituto di biofisica dell'Accademia cinese delle scienze.

Concentrandosi sullo stress inducibile Hsp70 HspA1A (hHsp70), è stato studiato il meccanismo strutturale dettagliato di come la glutationilazione influenza l'attività proteica e le interazioni proteina-proteina.

Il rilevamento in vivo ha mostrato che ciascuno dei cinque residui di cisteina di hHsp70 può subire glutationilazione. Esperimenti in vitro hanno rivelato che la modifica delle cisteine ​​nel dominio di legame dei nucleotidi di hHsp70 è impedita dal legame dei nucleotidi, ma che Cys-574 e Cys-603, situato nel coperchio α-elicoidale C-terminale del dominio di legame al substrato, possono subire glutationilazione sia in presenza che in assenza di nucleotide.

Risolvendo la struttura NMR della forma glutationilata di hHsp70 SBD, è stata dimostrata la base strutturale per i cambiamenti funzionali. La glutationilazione di questi residui di cisteina provoca il dispiegamento della struttura α-elica del coperchio. La regione spiegata imita il substrato legandosi e bloccando il sito di legame del substrato, promuovendo così l'attività intrinseca dell'ATPasi, e competere con il legame di substrati esterni. Questo porta ad una riduzione della sua capacità di legare altre proteine ​​substrato, come il fattore di shock termico Hsf1.

Questi risultati indicano non solo che la modificazione della cisteina può alterare la struttura e la funzione di hHsp70, ma anche che hHsp70 può trasferire informazioni redox ai suoi client.

Questo studio è stato pubblicato su Journal of Biological Chemistry il 12 giugno 2020.