La proteïna HSPA8 (també anomenada Hsc70 - Heat Shock Cognate 70- o Hsp70) és una proteïna xaperona molecular, membre de la família de les proteïnes de xoc tèrmic 70 (Hsp70), codificada pel gen HSPA8 del cromosoma 11. Aquesta proteïna amb una massa molecular de 71 kDA, sovint es localitza en el citosol i el nucli. La seva expressió tissular se situa en òrgans com el cervell, la melsa, el ronyó i glàndules suprarenals. De fet, en condicions d’estrès cel·lular, l’HSPA8 pot incrementar la seva concentració en condicions inflamatòries o malalties autoimmunes. Així mateix, s'acciona en la monitoratge qualitatiu de les proteïnes, tot garantint el correcte plegament proteic, alhora que rebutja els conformadors mal plegats. Així doncs, l'HSPA8 compleix la funció de xaperona, unint-se a proteïnes acabades de transcriure per facilitar el seu plegament correcte, d'ATPasa en el desmuntatge de vesícules recobertes de clatrina, a més de participar en processos d'autofàgia mediats per xaperones, en l'activació de la proteòlisi de proteïnes mal plegades, en la formació i la dissociació de complexos proteics i en la presentació d'antígens.
Hsc70 vs Hsp70 La Hsc70 humana té un 85% de la seva estructura en comú amb la Hsp70 humana. Tanmateix, mentre que l'Hsc70 també realitza funcions de xaperona en condicions normals a diferència de les proteïnes de xoc tèrmic. L'Hsc70 s'expressa constitutivament i acompleix funcions vinculades a processos cel·lulars normals, com la ubiquitinització i la degradació de proteïnes. miniatura|359x359px|Expressió del gen d'HSPA8
Història A la dècada de 1960, el descobriment de la proteïna HSPA8 es va donar a partir de les proteïnes de xoc tèrmic. Més concretament, l'any 1962, el genetista italià Ferruccio Ritossa va dur a terme una sèrie d'experiments, en els quals sotmetia mosques del gènere Drosophila a temperatures altes. En aquests experiments va observar el fenomen "chromosomal puffing", és a dir, una expansió de certes regions del cromosoma que indicaven una descondensació de la cromatina vinculada a la transcripció del DNA. D'aquesta manera, es van descobrir les proteïnes de xoc tèrmic, en altres paraules, proteïnes sintetitzades com a resposta a situacions estressants, com la calor extrema, el fred, la radiació ultraviolada (UV) o la cicatrització de ferides. Així doncs, aquesta família de proteïnes protegeixen els processos intracel·lulars durant aquestes situacions estressants, evitant el dany cel·lular. De fet, en un estudi posterior, es van classificar les proteïnes de xoc tèrmic en cinc subfamílies segons el seu pes molecular, l'Hsp27, l'Hsp60, l'Hsp70, l'Hsp90, i l'Hsp110, cadascuna de les quals duen a terme una sèrie de funcions diferents.
Estructura La seva seqüència primària està dotada d'una massa molar de 71 kDA, aproximadament, en un total de 646 aminoàcids de residus en la seva isoforma major. miniatura|Estructura del domini d'unió de nucleòtids (NBD) de la HSC70 Per complir la seva funció de xaperona, l'HSPA8 ha de ser capaç d'unir-se a les parts hidrofòbiques de proteïnes naixents, o polipèptids recentment sintetizats, de manera dependent a l'ATP, tot interaccionant amb proteïnes accessòries de la família HSP40 (o DnaJ). Aquesta funció recau en l'habilitat de l'HSPA8 de patir canvis conformacionals que li permeten transmetre informació entre els seus tres dominis i la seva gran flexibilitat, que fa possible l'acoblament del cicle ATP/ADP al cicle d'unió al substrat, tot impedint la cristal·lització de la seva estructura completa fins avui dia. miniatura|Estructura del domini d'unió del substrat (SBD) de la HSC70 Tal com s'ha esmentat prèviament, l'HSPA8 està formada per tres dominis principalment: el domini d'unió de nucleòtids (NBD) N-terminal i el domini d'unió de substrats (SBD) C-terminal, a més d'una regió flexible que connecta els dos dominis específics ja esmentats.
Per una banda, el Domini NBD amb activitat ATPasa, està compost per 2 lòbuls (I i II), cadascun dels quals està dividit en dos subunitats (Ia, Ib i IIa i IIb), on el lloc d'unió de nucleòtids es troba a la intersecció de Ia i IIa (3HSC), i els residus d'aminoàcids dels quatre subdominis permeten la unió nucleòtida i l'activitat catalítica. Així doncs, les reaccions vinculades a l'alliberació energètica promouen canvis en la conformació proteica, una manera més de regular els comportaments dels altres dominis. Per tant, el NBD actua com un interruptor al·lostèric, quan està unit a ATP disposa d'altes taxes de dissociació i d'associació, tot facilitant que la xaperona accepti o rebutji polipèptids molt ràpidament. En canvi, quan s'hidrolitza en la seva forma d'ADP disposa d'una menor taxa d'alliberament, tot afavorint el replegament correcte de proteïnes, a més de propiciar la retenció del substrat a llarg termini. A més a més, el cicle ATP a ADP està fortament controlat per co-xaperones (NEFs, J-proteïnes) que acceleren o desacceleren aquest cicle i promouen que el substrat adquireixi l'estructura funcional de la proteïna. miniatura|Estructura del subdomini C-terminal de 10-kDa de la HSC70 Per altra banda, el domini d'unió al substrat, també anomenat SBD -Substrate Binding Domain-, està conformat principalment per aminoàcids de caràcter hidròfob i neutre, amb la capacitat d'unir-se a cadenes peptídiques d'altres proteïnes, més concretament, a fragments peptídics de set residus com a màxim. A més, està compost per dues subunitats, l'N-terminal i C-terminal. L'N-terminal conté un β-sandwich de 15 kDa, principalment hidrofòbic que s'enllaça amb el substrat, format per 2 fulls β antiparal·lels de quatre tires (β3, β6, β7, i β8 pel primer full; i β1, β2, β4, i β5 pel segon) i quatre hèlixs α, quan la NBD està unida a NDP. Tot seguit, quan està unida a ATP la tira β8 està rotada i en contacte amb la β5, tot modificant la conformació dels fulls β. Seguidament, el seu extrem C-terminal consisteix d'un 10-kDa R-hèlix de cinc hèlixs α (d'αA a αE), d'1 DKZ, que tanca el lloc d'enllaç i incrementa l'afinitat pel pèptid i un extrem desordenat que media les interaccions amb les proteïnes i xaperones HSP40 amb un motiu EEVD.
Per últim, seria precís esmentar, que pel que fa a la seva variabilitat conformacional, la proteïna depèn del seu entorn, cosa que modula el seu estat oligòmer o monòmer, a més del seu vincle amb lligands.
Localització cel·lular i Expressió Tissular La proteïna HSPA8 -HSC70- és una xaperona amb una distribució dinàmica i una expressió constitutiva o constant, tot reflectint la seva essencialitat en la funció cel·lular, sobretot en el manteniment cel·lular o també anomenat housekeeping. Així mateix, es troba en múltiples compartiments cel·lulars, amb funcions concretes a cada localització. Aquesta xaperona es localitza principalment en el citosol, a més del nucli, tot i que també es detecta en els exosomes i en la membrana cel·lular. Tanmateix, en condicions d’estrès cel·lular, l’HSPA8 es mobilitza entre el citoplasma i el nucli per transportar proteïnes. Seguidament es presenta una taula-resum: +DISTRIBUCIÓ SUBCEL·LULARDESCRIPCIÓ Citosol i citoplasmaHSPA8 és molt abundant en aquesta àrea.Nucli i nuclèol HSPA8 transita d'una forma molt activa entre el citoplasma i el nucli. També s'anomena trànsit shuttling, el qual és dependent d'ATP i garanteix la protecció cel·lular. A posteriori, quan torna l'HSPA8 a la normalitat es restableix novament en el citoplasma. També cal esmentar que la xaperona disposa de dos senyals de localització nuclear -NLS-, incloses en el seu domini NBD i un senyal d'exportació nuclear -NES- a l'N-terminal del domini SBD.LisosomesActua en la seva forma citosòlica, tot detectant substrats, i en la seva forma lisosomal, lys-HSPA8, tot contribuint en la translocació proteica en el lumen del lisosoma.Membrana cel·lular i espai extracel·lular Es localitza també en la membrana cel·lular i s'ha identificat en exosomes extracel·lulars. Més concretament, direccionar l'HSPA8 al medi extracel·lular representa una estratègia terapèutica, donat que la proteïna en si pot incrementar la resposta immunitària, tot afectant directament en el microambient d'un tumor.
Funcions Aquesta xaperona està implicada en una gran varietat de processos cel·lulars. Entre ells es poden destacar la seva funció com a amiloidasa -enzima que degrada agregats anormals de la cèl·lula-, la protecció del proteosoma contra l'estrès, la inactivació de l'apopotosi, el plegament i transport de polipèptids recentment sintetitzats, l'autofàgia mediada per xaperones, l'activació de la proteòlisi de porteïnes mal plegades, la formació i dissociació de complexos proteics i la presentació d'antígens. El seu rol més rellevant es troba en el sistema de control de les proteïnes, on s'encarrega de garantir el correcte plegament d'aquestes i el replegament de les proteïnes que hagin estat mal plegades. A continuació, es presenta una taula-resum de les principals funcions biològiques, juntament amb la descripció de les mateixes:
+FUNCIONS BIOLÒGIQUESFUNCIONSDESCRIPCIÓXaperonatge proteic S'acciona com a catalitzadora del plegament, tot verificant el replegament de conformadors mal plegats. De fet, s'uneix a segments hidrofòbics de proteïnes que estaven plegades parcialment o de proteïnes naixents, mitjançant ADP/ATP.Autofàgia alt=Autofàgia Mediada per Xaperones (CMA) amb la HSPA8|miniatura|362x362px|Autofàgia Mediada per Xaperones (CMA) amb l'HSPA8
Autofàgia mediada per xaperones (CMA): HSPA8 reconeix el motiu pentapeptídic KFERQ, present aproximadament en el 40% de les proteïnes del proteosoma, unint-se a aquestes per dirigir-se després al lisosoma. Juntament amb el conjunt de co-xaperones, com l'HSP90, HIP i HOP, entre d'altres, i hidrolitzant l'ATP, l'HSPA8 acaba facilitant el desplegament del substrat, tot transferint el receptor lisosomal LAMP2A. Cal aclarir que l'HSPA8 també entra dins del lumen del lisosoma, a diferència del substrat destinat a degradar-se, l'HSPA8 no es degrada, atès que la seva estructura és resistent davant el pH àcid dels lisosomes i no presenta cap part que pugui ser hidrolitzada per les hidrolases àcides d'aquest. Un cop allibera la proteïna que transportava, l'HSPA8 es transloca de nou al citosol, on tornar a cercar el motiu KFERQ per tornar a reiniciar el cicle.