Hsp70-järjestelmä on vuorovaikutuksessa proteiinien pidentyneiden peptidisegmenttien sekä osittain taitettujen proteiinien kanssa aiheuttaakseen proteiinien aggregaatiota keskeisissä reiteissä aktiivisuuden säätelemättömäksi.Kun Hsp70 ei ole vuorovaikutuksessa substraattipeptidin kanssa, se on tavallisesti ATP:hen sitoutuneessa tilassa. Hsp70:lle itselleen on ominaista hyvin heikko ATP-aktiivisuus, niin että spontaania hydrolyysiä ei tapahdu moneen minuuttiin. Kun vastasyntetisoidut proteiinit tulevat ribosomeista, Hsp70:n substraattia sitova domeeni tunnistaa hydrofobisten aminohappojäännösten sekvenssejä ja on vuorovaikutuksessa niiden kanssa. Tämä spontaani vuorovaikutus on palautuva, ja ATP:hen sitoutuneessa tilassa Hsp70 voi suhteellisen vapaasti sitoa ja vapauttaa peptidejä. Peptidin läsnäolo sidontadomeenissa stimuloi kuitenkin Hsp70:n ATPaasiaktiivisuutta ja lisää sen normaalisti hidasta ATP-hydrolyysinopeutta. Kun ATP hydrolysoituu ADP:ksi, Hsp70:n sitoutumistasku sulkeutuu ja sitoo nyt vangitun peptidiketjun tiukasti. ATP-hydrolyysiä nopeuttavat entisestään niin sanotut J-domeenikokapersonit: eukaryooteissa pääasiassa Hsp40 ja prokaryooteissa DnaJ. Nämä kokkaperonit lisäävät dramaattisesti Hsp70:n ATPaasiaktiivisuutta vuorovaikutuksessa olevien peptidien läsnä ollessa.
Hsp70:n tehtävänä on sekä (uudelleen)taittuminen että väärin taittuneen asiakasproteiinin hajottaminen. (a) Kaavio Hsp70:n ATP-ADP-syklistä asiakasproteiinin (uudelleen)taittumisessa, joka aiheuttaa chaperonin konformaatiomuutoksen, ATP:n hydrolyysin ja vaihdon. (b) Hsp70-CHIP-kompleksi, joka edistää asiakasproteiinin ubikitinaatiota ja proteasomaalista hajoamista. CHIP on vuorovaikutuksessa Hsp70:n TPR-domeenin kanssa ja toimii asiakkaiden ubikitiiniligaasina. CHIP, chromatin immunoprecipitation; Hsp70, heat shock protein 70 kDa; TPR, tetratricopeptide-repeat domain
Sitoutumalla tiukasti osittain syntetisoituihin peptidisekvensseihin (epätäydellisiin proteiineihin) Hsp70 estää niitä aggregoitumasta ja muuttumasta toimimattomiksi. Kun koko proteiini on syntetisoitu, nukleotidinvaihtotekijä (muun muassa prokaryoottinen GrpE, eukaryoottinen BAG1 ja HspBP1 on tunnistettu) stimuloi ADP:n vapautumista ja tuoreen ATP:n sitoutumista, jolloin sitoutumistasku avautuu. Tämän jälkeen proteiini on vapaa taittumaan itsestään tai siirtymään muille chaperoneille jatkokäsittelyä varten. HOP (Hsp70/Hsp90 Organizing Protein) voi sitoutua samanaikaisesti sekä Hsp70:ään että Hsp90:ään, ja se välittää peptidien siirtymistä Hsp70:stä Hsp90:ään.
Hsp70 auttaa myös proteiinien transmembraanikuljetuksessa stabiloimalla ne osittain taitetussa tilassa. Sen tiedetään myös fosforyloituvan, mikä säätelee useita sen toimintoja.
Hsp70-proteiinit voivat toimia solujen suojaamiseksi lämpö- tai oksidatiiviselta stressiltä. Nämä stressit vahingoittavat tavallisesti proteiineja aiheuttaen osittaista taittumista ja mahdollista aggregaatiota. Sitoutumalla tilapäisesti stressin paljastamiin hydrofobisiin jäänteisiin Hsp70 estää näitä osittain denaturoituneita proteiineja aggregoitumasta ja estää niitä taittumasta uudelleen. Lämpöshokille on ominaista alhainen ATP:n määrä, ja jatkuva sitoutuminen näkyy aggregaation estona, kun taas lämpöshokista toipumiseen liittyy substraatin sitoutuminen ja nukleotidien kierto. Termofiilisessä anaerobissa (Thermotoga maritima) Hsp70 osoittaa redox-herkkää sitoutumista mallipeptideihin, mikä viittaa toiseen sitoutumisen säätelytapaan, joka perustuu oksidatiiviseen stressiin.
Hsp70 näyttää kykenevän osallistumaan vaurioituneiden tai viallisten proteiinien hävittämiseen. Vuorovaikutus CHIP:n (Carboxyl-terminus of Hsp70 Interacting Protein) – E3-ubikitiiniligaasin – kanssa antaa Hsp70:lle mahdollisuuden välittää proteiineja solun ubikitinaatio- ja proteolyysireitteihin.
Viimeiseksi Hsp70 parantaa proteiinien yleistä koskemattomuutta, minkä lisäksi se estää suoraan apoptoosia. Yksi apoptoosin tunnusmerkki on sytokromi c:n vapautuminen, joka sitten rekrytoi Apaf-1:n ja dATP/ATP:n apoptosomikompleksiin. Tämän jälkeen tämä kompleksi pilkkoo prokaspaasi-9:n, aktivoi kaspaasi-9:n ja aiheuttaa lopulta apoptoosin kaspaasi-3:n aktivoitumisen kautta. Hsp70 estää tämän prosessin estämällä prokaspaasi-9:n rekrytoinnin Apaf-1/dATP/sytokromi c -apoptosomikompleksiin. Se ei sitoudu suoraan prokaspassi-9:n sitoutumiskohtaan, mutta aiheuttaa todennäköisesti konformaatiomuutoksen, joka tekee prokaspassi-9:n sitoutumisen epäedullisemmaksi. Hsp70:n on osoitettu olevan vuorovaikutuksessa endoplasmisen retikulumin stressianturiproteiinin IRE1alfa kanssa, mikä suojaa soluja ER-stressin aiheuttamalta apoptoosilta. Tämä vuorovaikutus pidensi XBP-1-mRNA:n splikointia, mikä indusoi splikoidun XBP-1:n kohteiden, kuten EDEM1:n, ERdj4:n ja P58IPK:n, transkriptiota ja pelasti solut apoptoosilta. Muut tutkimukset viittaavat siihen, että Hsp70:llä voi olla anti-apoptoottinen rooli muissa vaiheissa, mutta se ei osallistu Fas-ligandin välittämään apoptoosiin (vaikka Hsp 27 osallistuukin). Näin ollen Hsp70 ei ainoastaan pelasta solun tärkeitä komponentteja (proteiineja) vaan myös suoraan koko solua. Kun otetaan huomioon, että stressiin reagoivat proteiinit (kuten Hsp70) kehittyivät ennen apoptoosikoneistoa, Hsp70:n suora rooli apoptoosin estämisessä antaa mielenkiintoisen evolutiivisen kuvan siitä, miten uudempi (apoptoottinen) koneisto sopeutti aikaisemman koneiston (Hsp:t), jolloin solun proteiinien parantunut eheys saatiin sovitettua yhteen solun paremman selviytymismahdollisuuden kanssa.