A Chloroplast Localized Small Heat Shock Protein, Hsp21. Importance of Hsp21 in stress protection of transgenic Arabidopsis thaliana, recombinant expression and characterization of oxidation-dependent conformational changes

Abstract: Popular Abstract in Swedish När en organism utsätts för stress, t. ex. vid hög temperatur, starkt solljus, torka eller köld, produceras särskilda hjälpar-proteiner, s. k. ¨stress-proteiner¨. Syntesen av cellens normala proteiner stängs av och istället produceras bara stress-proteiner. Dessa stress-proteiner är till för att skydda andra protein som skadas under stress. De s. k. ¨värme-stress¨ proteinerna bildar en familj av proteiner som först upptäcktes då organismer utsattes för värme-stress. Man har senare upptäckt att många värme-stress proteiner också produceras vid andra typer av stress, som t. ex. oxidativ stress. Gemensamt för alla värme-stress proteiner är att de känner igen ytor på protein som exponeras under stress, s. k. hydrofoba ytor. Hydrofoba ytor är klistriga ytor som lätt klistrar ihop med hydrofoba ytor i andra protein. Då proteiner med hydrofoba ytor klistras ihop bildas stora aggregat som kan vara dödliga för cellen. Värme-stress proteiner binder till dessa hydrofoba ytor och hindrar därigenom proteiner från att aggregera, på så sätt hjälper värme-stress proteinerna cellen att överleva. Aggregering av protein är inblandat vid många sjukdomar, t. ex. vid neuro-degenerativa sjukdomar som Alzheimers och galna-ko sjukan. Jag har studerat ett värme-stress protein som finns i växters kloroplaster och som betecknas Hsp21 (heat shock protein 21). Jag fann att om man manipulerar växter så att de ökar sin produktion av Hsp21 ökar växtens stresstålighet då de utsätts för värme-stress och starkt solljus. Jag fann även att Hsp21 ändrar form under själva stressen men då temperaturen sänktes återfick Hsp21 sin ursprungliga form. För att studera formförändringen använde jag rent Hsp21 protein och fann att om man oxiderade proteinet i ett provrör uppstod samma formförändring som uppstod under stress i växten. Det visade sig att den oxiderade formen inte kunde förhindra aggregering av värme-stressade proteiner. Oxidering av Hsp21 förstör alltså den skyddande funktionen Hsp21 har. Nyligen har man upptäckt ett enzym i växters kloroplaster som kan reducera oxiderat Hsp21. Då Hsp21 först oxiderades och sedan reducerades med detta enzym återfick Hsp21 sin skyddande funktion. Hsp21's skyddande funktion kan alltså regleras genom oxidering/reducering i ett provrör. Exakt hur värme-stress proteinerna fungerar i cellen vet man inte. Genom att använda rent Hsp21 protein och studera Hsp21´s skyddande funktion utanför cellen har vi fått ledtrådar om hur Hsp21 kan fungera i cellen.