一般而言，蛋白質(zhì)在體外的折疊過程是一個比較低效的過程，但是在生物體內(nèi)，新合成的肽鏈從核糖體上釋放出來以后總是很快就折疊形成其天然的具有生物活性的空間構(gòu)象。這是因為機(jī)體合成蛋白質(zhì)新生肽鏈的速度很快，尤其是當(dāng)機(jī)體受到外界刺激時，必須以最快速度作出應(yīng)答，進(jìn)行自我保護(hù)，免受傷害，即使沒有受到外界刺激，如果不能迅速折疊，也可能要被降解或形成無活性聚集體。為此，機(jī)體細(xì)胞中存在很多可以幫助新生肽鏈折疊修復(fù)肽鏈錯誤折疊的蛋白質(zhì)分子，這種蛋白質(zhì)分子稱為分子伴侶（molecular chaperones）。

分子伴侶最初被命名為熱休克蛋白（heat shock protein，HSP），目前熱休克的概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了對熱所引起的刺激，熱休克應(yīng)答泛指機(jī)體對各種形式的外界和生理應(yīng)激作出的有序應(yīng)答。分子伴侶的作用機(jī)制——GroEL-GroES復(fù)合物研究得較為清楚：首先，GroEL-ATP復(fù)合物的形成（圖7-2中的①），注意GroEL的形態(tài)變化以及與GroES的結(jié)合解離；實心的球代表未完全折疊的肽鏈，空心的球為已折疊的肽鏈，此復(fù)合物的一端和一分子的GroES結(jié)合，同時水解ATP。生成的GroEL-ATPGroEL-ADP-GroES是一個穩(wěn)定的復(fù)合物（圖7-2中的②），這個復(fù)合物的上下兩個半分子具有十分不同的性質(zhì)，和GroES結(jié)合的GroEL環(huán)（處于鄰近位置的）在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了很大的改變，形成一個寬的內(nèi)部空穴。這空穴利用了GroES的圓頂結(jié)構(gòu)部分不讓溶劑進(jìn)入。非折疊的蛋白質(zhì)肽鏈可以結(jié)合在鄰近和遠(yuǎn)離的兩個位置上，但是只有結(jié)合在鄰近位置上的非折疊蛋白質(zhì)肽鏈，才能發(fā)生折疊的重排。然后是圖7-2中的③和④的步驟，下部結(jié)合的GroES和ADP同時被釋放，隨后消耗另一個ATP的能量，GroES結(jié)合到上部的GroEL環(huán)，形成另一個GroEL-GroES復(fù)合物。接著，與圖7-2中的②步驟一樣，在另一批ATP的參與下，肽鏈在此復(fù)合物中進(jìn)一步折疊（圖7-2中的⑤、⑥）。一旦肽鏈折疊完成，就不能再與GroEL結(jié)合，正確構(gòu)象的蛋白質(zhì)與GroES、ADP一起從復(fù)合物中離去。如果肽鏈的構(gòu)象依舊不正確，則可重復(fù)圖7-2中的③～⑥步驟，直至多肽鏈達(dá)到正確折疊。

圖7-2　分子伴侶GroEL／GroES在幫助新生肽鏈折疊過程中的作用和變化