Учёный пояснил, что сама конструкция состоит из человеческого белка теплового шока, который встраивается в геном животного – в область молочного промотора. Белки теплового шока (англ. HSP, Heat shock proteins) — это класс функционально сходных белков, экспрессия которых усиливается при повышении температуры или при других стрессирующих клетку условиях.[1] Повышение экспрессии генов. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапе транскрипции. Белки теплового шока являются основными молекулярными маркерами как непосредственно теплового шока, так и практически любого экзогенного стресса.
РОЛЬ БЕЛКА ТЕПЛОВОГО ШОКА 70 В ПАТОГЕНЕЗЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ПАТОЛОГИИ
Значит, HSP70 ингибирует аутофагию. Об этом говорят красные точки — аутофагосомы. В клетках окрашен белок LC3, который находится в аутофагосомах. Если в голодающих клетках экспрессируется HSP70, то аутофагосом становится меньше. Это подтверждает, что HSP70 ингибирует аутофагию. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Biological Chemistry с изменениями Два механизма помогают нашим клеткам выжить при стрессе — белки теплового шока задача которых — сохранить структуру других белков и аутофагия самопереваривание частей клетки. Связаны ли эти системы между собой? Как клетка может сделать выбор в пользу одной из них?
Оказывается, белки теплового шока управляют аутофагией, не давая клетке принять радикальные меры там, где достаточно легкой починки. Организмы часто попадают в неблагоприятные условия, и должны каким-то образом бороться с ними, чтобы выжить. Если рассматривать эту проблему на уровне отдельной клетки, то стресс например, повышение температуры может нарушить структуру белков — элементарных винтиков клеточной машины. Нарушение структуры многих белков выливается в сбои целых метаболических путей, появлению свободных радикалов так называемому окислительному стрессу и повреждению отдельных органелл клетки в первую очередь, митохондрий. В процессе эволюции живых организмов возникло множество механизмов защиты от подобных негативных последствий стресса. Один из механизмов выживания клетки в экстремальных условиях связан с так называемыми белками теплового шока БТШ, HSP — Heat shock protein. Их задача — контролировать правильное сворачивание белковых молекул.
При повышении температуры, как и при целом ряде других возможных воздействий на клетку, белки разворачиваются, теряя правильную структуру, а при понижении температуры могут неправильно свернуться обратно, что помешает нормальному функционированию белка. Все сталкивались с этим эффектом в быту: белки куриного яйца при варке приобретают другую структуру, за счет чего содержимое яйца затвердевает. В таком случае белки теплового шока связываются с развернутым белком и удерживают его от слишком быстрого сворачивания, которое, скорее всего, окажется неправильным. Некоторые БТШ представляют собой большую бочку, внутри которой белок может спокойно свернуться. Если же после нескольких попыток белок всё равно оказывается свернут неправильно, то БТШ направляют его на уничтожение. На самом деле, белки, регулирующие структуру белка шапероны , в том числе БТШ, работают в клетке и в нормальных условиях. Однако в условиях стресса, когда риск нарушения структуры белков повышается, роль БТШ усиливается и их количество увеличивается.
Недостаток питательных веществ — тоже один из типов стресса. В этом случае в клетке может возникнуть необходимость «разобрать» некоторые органеллы на отдельные молекулы и использовать получившийся «строительный материал». Такое часто происходит при травмах или инфекционных заболеваниях которые сопровождаются и снижением аппетита. Разрушение белков до аминокислот в одной части организма требуется для поддержания их усиленного синтеза в поврежденной части, а также для синтеза антител, необходимых для защиты от инфекции. Для обеспечения клеток строительным материалом в таких экстренных случаях предусмотрен механизм аутофагии. Существует как минимум два разных типа аутофагии — микро- и макроаутофагия. Первый позволяет направить в лизосому клеточную органеллу, содержащую ферменты для расщепления белков, жиров и углеводов для уничтожения отдельные белковые молекулы.
Такой путь называет аутофагией, опосредованной шаперонами CMA, chaperone-mediated autophagy. Этот шаперон направляет белок, который необходимо уничтожить, к поверхности лизосомы. Этот путь хорошо изучен, и в нём центральная роль принадлежит шаперонам, что вполне объяснимо, поскольку как было сказано выше, шапероны например, БТШ могут «направлять на уничтожение» неправильно свёрнутые белки, и логично было бы предположить, что при определенном изменении условий функционирование шаперонов может измениться таким образом, что «черная метка» будет прикрепляться и к правильно свёрнутым белкам тоже. Второй тип аутофагии связан с образованием мембранной структуры — аутофагосомы — вокруг той части клетки, которую предполагается уничтожить. В этом процессе играют роль белки семейства Atg один из них — LC3, являющийся маркером начала аутофагии.
Всего в исследовании приняли участие две тысячи человек, но лишь у мужчин и курящих добровольцев исследователи смогли выделить различные формы гена HSPA8, которые свидетельствуют о высоком риске инсульта и долгом восстановлении. Однако ученые убеждены, что в будущем пациентам с ишемическим инсультом можно будет сразу подобрать лечение, основываясь на типе белка теплового шока. Подписывайтесь на «Газету. Ru» в Дзен и Telegram.
Чтобы изучить этот феномен ученые проанализировали медвежий геном и протеом. Протеом тромбоцитов заметно различался у находящихся в спячке и активных бурых медведей, при этом количество 151 белка значительно меняется, в среднем в 2,1 раза. Из них экспрессия 80 была снижена, а 71 — повышена. Уровни активирующих ROCK1 факторов также были снижены, а ингибиторов — повышены. Однако самая большая разница была в уровнях ингибитора сериновой протеиназы H1 — белка теплового шока 47 HSP47. В среднем, уровень HSP47 в тромбоцитах медведей, впавших в спячку, этого белка было в 55 раз, чем у бодрствующих медведей. HSP47 действует как постоянный белок эндоплазматического ретикулума фибробластов, который способствует сборке коллагена и его секреции во внеклеточное пространство. Также он ответственен за развитие ряда наследственных заболеваний соединительной ткани. На мембране тромбоцитов белок стимулирует передачу сигнала от коллагена, тем самым активируя тромбоцит вместе с другими рецепторами. Чтобы проверить функциональную важность HSP47 в предотвращении тромбозов, ученые вырастили мышей, у которых отключили экспрессию этого белка. У мышей замедлили венозный кровоток, что в контрольной группе вызвало значительное тромбообразование, а у химерных мышей тромбов практически не образовывалось. Кроме того, ученые обнаружили, что у исследуемых мышей снижает влияние тромбина на агрегацию тромбоцитов.
Anderson KC. Targeted therapy of multiple myeloma based upon tumor-microenvironmental interactions. Exp Hematol 2007; 35 4 Suppl. Asea A. Hsp70: a chaperokine. Novartis Found Symp 2008; 291: 173—9; discus. HSP70 stimulates cytokine production through a CD14-dependant pathway, demonstrating its dual role as a chaperone and cytokine. Nat Med 2000; 6: 435—42. J Biol Chem 2002; 277: 15 028—34. Proc Am Soc Clin Oncol 2003; 22: 386. CD91 is a common receptor for heat shock proteins gp96, hsp90, hsp70, and calreticullin. Immunity 2001; 14: 303—13. Vaccination of metastatic melanoma patients with autologous tumor-derived heat shock protein gp96-peptide complexes: clinical and immunologic findings. J Clin Oncol 2002; 20: 4169—80. Essential role of CD91 in re-presentation of gp96-chaperoned peptides. Mutant conformation of p53 translated in vitro or in vivo requires functional HSP90. Hsp90: the vulnerable chaperone. Drug Discov Today 2004; 9 20 : 881—8. A pilot study with a therapeutic vaccine based on hydroxyapatite ceramic particles and self-antigens in cancer patients. Cell Stress Chaperons 2007; 12 1 : 33—43. J Clin Oncol 2008; 26: 15s. Clinical score for predicting recurrence after hepatic resection for metastatic colorectal cancer: analysis of 1001 consecutive cases. Ann Surg 1999; 230: 309—18. Stable association of hsp90 and p23, but Not hsp70, with active human telomerase. J Biol Chem 2001; 276 19 : 15 571—4. Heat shock protein 70 surface-positive tumor exosomes stimulate migratory and cytolytic activity of natural killer cells. Cancer Res 2005; 65: 5238—47. HSP70 vaccine in combination with gene therapy with plasmid DNA encoding sPD-1 overcomes immune resistance and suppresses the progression of pulmonary metastatic melanoma Int J Cancer 2006; 118: 2657—64. Grad I, Picard D. The glucocorticoid responses are shaped by molecular chaperones. Mol Cell Endocrin 2007; 275 1—2 : 2—12. Tumorderived multiple chaperone enrichment by free-solution isoelectric focusing yields potent antitumor vaccines.
Новый подход в борьбе с деменцией: как белки теплового шока могут помочь
Новости и СМИ. Обучение. Специалисты МГМУ впервые в России предложили использовать белки теплового шока для борьбы с нейродегенерацией, что может привести к остановке развития таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз. Хламидийный белок теплового шока ответственен за развитие различных иммунопатологических процессов, которые могут привести к хроническому инфекционному заболеванию.
EMFace: влияние белков теплового шока на ремоделирование миофасциального каркаса
PMID 9921710. Annual review of cell and developmental biology 11: 441—69. DOI: 10. PMID 8689565. PMID 18432918. Acta biologica Hungarica 42 1-3 : 3—20. PMID 1668897. Schlesinger, MJ 1990-07-25. The Journal of Biological Chemistry 265 21 : 12111—12114. PMID 2197269.
Biochemical pharmacology 59 1 : 55—63. PMID 10605935.
А вот аутофагия появилась только у эукариот. Есть мнение, что все механизмы, необходимые для данного процесса, существовали уже у последнего общего предка всех эукариот. Аутофагии нет только у сильно деградировавших облигатных внутриклеточных паразитов, таких как некоторые микроспоридии. Среди предположений по поводу роли макроаутофагии первое и самое очевидное — поддержание жизни в неблагоприятных условиях за счет использования частей клетки. Прежде всего, речь идет о получении аминокислот для построения новых белков.
С другой стороны, аутофагия может быть древнейшей системой защиты клеток от «вторжения извне», если вместе с частью цитоплазмы будут захвачены вирусы или другие внутриклеточные паразиты. Могут ли самопереваривание при помощи аутофагии и починка при помощи БТШ уживаться друг с другом? Есть ли контроль одного процесса со стороны другого? Существует ряд работ, посвященных этой проблеме. Например, недавно была показана роль HSP70 в развитии аутофагии в клетках сердца кардиомиоцитах см. Attenuating heat-induced cellular autophagy, apoptosis and damage in H9c2 cardiomyocytes by pre-inducing HSP70 with heat shock preconditioning. Судя по всему, БТШ могут смягчать проявления аутофагии в определенных условиях.
В этой работе, как и в некоторых других, в качестве индуктора аутофагии выступало повышение температуры. Однако, как было сказано, вероятнее всего в процессе эволюции аутофагия развилась как приспособление к недостатку питательных веществ. В таком случае между БТШ и аутофагией нет очевидной связи. Удивительно, но только недавно появилась работа исследователей из США и Дании, которые занялись исследованием этого вопроса. Один из важных белков теплового шока — HSP70. Он играет важную роль в «спасении» клетки при повышении температуры, а также при отравлении тяжелыми металлами, которые также нарушают структуру белков. Сначала исследователи проверили, может ли HSP70 влиять на аутофагию в культуре клеток.
В качестве индуктора аутофагии использовали голод: клетки росли в среде, не содержащей питательных веществ. Аутофагию можно зафиксировать, наблюдая за белком LC3 он один из участников этого процесса и родственник убиквитина. При развитии аутофагии происходит модификация этого белка. Количество модифицированного белка можно определить методом иммуноблоттинга. Уже через 2 часа в голодающих клетках аутофагия становилась хорошо заметной рис. Но если в таких клетках увеличить количество HSP70, то аутофагия замедлялась. Таким образом, HSP70 предотвращает развитие аутофагии при голодании.
Этот результат удалось подтвердить и другим методом, когда аутофагию отслеживали по изменению локализации LC3 в клетках рис. При запуске аутофагии в клетках появляются характерные органеллы — аутофагосомы. Белок LC3 локализуется на их поверхности. Положение LC3 можно определить, если покрасить клетки флуоресцирующими светящимися при определенных условиях антителами против него см. Флуоресцентный иммуноанализ. Клетки, в которых запущена аутофагия, не окрашены равномерно. LC3 собирается на поверхности аутофагосом, поэтому клетка выглядит пятнистой.
И снова, если в голодающих клетках увеличена экспрессия белка HSP70, аутофагия в них развивается медленнее.
Во-первых, БТШ синтезируются в некотором количестве постоянно в любых ядерных клетках, во множестве внутриклеточных структур в цитоплазме, ядре, эндоплазматическом ретикулуме, митохондриях и хлоропластах у всех многоклеточных организмов, начиная с самых примитивных, как у растений, так и у животных, вне зависимости от воздействия стрессовых факторов. Во-вторых, повышение внутриклеточного синтеза БТШ происходит отнюдь не только на тепловой шок, но и на любое стрессовое воздействие: внешнее УФ, тепловой шок, тяжелые металлы, аминокислоты , патологическое вирусные, бактериальные и паразитарные инфекции, лихорадка, воспаление, злокачественная трансформация, аутоиммунные реакции или даже физиологическое ростовые факторы, клеточная дифференциация, гормональная стимуляция, тканевый рост. Синтез БТШ является универсальным неспецифическим ответом клетки на стресс, и, по современным данным, нет такого вида клеточного стресса, при котором не происходило бы синтеза БТШ.
In article results of clinical trials of heat shock proteins in oncology are presented. Полный текст Материалы доступны только для специалистов сферы здравоохранения. Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь. Список литературы 1. A novel mechanism for chaperone-mediated telomerase regulation during prostate cancer progression. Cancer Res 2001; 61 12 : 4791—6. Depletion of p185erbB2, Raf-1 and mutant p53 proteins by geldanamycin derivatives correlates with antiproliferative activity. Cancer Chemother Pharmacol 1997; 40 1 : 60—4.
Anderson KC. Targeted therapy of multiple myeloma based upon tumor-microenvironmental interactions. Exp Hematol 2007; 35 4 Suppl. Asea A. Hsp70: a chaperokine. Novartis Found Symp 2008; 291: 173—9; discus. HSP70 stimulates cytokine production through a CD14-dependant pathway, demonstrating its dual role as a chaperone and cytokine. Nat Med 2000; 6: 435—42.
J Biol Chem 2002; 277: 15 028—34. Proc Am Soc Clin Oncol 2003; 22: 386. CD91 is a common receptor for heat shock proteins gp96, hsp90, hsp70, and calreticullin. Immunity 2001; 14: 303—13. Vaccination of metastatic melanoma patients with autologous tumor-derived heat shock protein gp96-peptide complexes: clinical and immunologic findings. J Clin Oncol 2002; 20: 4169—80. Essential role of CD91 in re-presentation of gp96-chaperoned peptides. Mutant conformation of p53 translated in vitro or in vivo requires functional HSP90.
Hsp90: the vulnerable chaperone. Drug Discov Today 2004; 9 20 : 881—8. A pilot study with a therapeutic vaccine based on hydroxyapatite ceramic particles and self-antigens in cancer patients. Cell Stress Chaperons 2007; 12 1 : 33—43. J Clin Oncol 2008; 26: 15s. Clinical score for predicting recurrence after hepatic resection for metastatic colorectal cancer: analysis of 1001 consecutive cases. Ann Surg 1999; 230: 309—18. Stable association of hsp90 and p23, but Not hsp70, with active human telomerase.
Белок теплового шока Hsp70 снижает чувствительность опухолевых клеток к терапии
Функциональное состояние компонентов белков теплового Шока Глутатионредуктазы и глутатионовой редокс-системы при перегревании и охлаждении. Использование белков теплового шока (БТШ70) открывает большие перспективы в лечении онкологии. Исследование финских ученых показало, что снижение экспрессии белка теплового шока 90 (Hsp90) через дестабилизацию циклинзависимой киназы Cdc28 приводит к задержке митоза и длительному поляризованному росту клеток. Препарат «Белок теплового шока» был разработан на основе уникальной молекулы, которую «вырастили» в космосе.
«Это не то лекарство, которое поднимет Лазаря»: правда о разработке «от всех видов рака»
Хламидийный белок теплового шока ответственен за развитие различных иммунопатологических процессов, которые могут привести к хроническому инфекционному заболеванию. Вероятно, именно поэтому белки теплового шока обнаружены во всех организмах от бактерий до человека и относятся к группе наиболее консервативных белков. Белки теплового шока являются основными молекулярными маркерами как непосредственно теплового шока, так и практически любого экзогенного стресса. В основе механизма работы малых белков теплового шока лежит связывание гидрофобных участков расплавленной глобулы, экспонированных на ее поверхности. Исследование финских ученых показало, что снижение экспрессии белка теплового шока 90 (Hsp90) через дестабилизацию циклинзависимой киназы Cdc28 приводит к задержке митоза и длительному поляризованному росту клеток.
Найден ген, отвечающий за тяжесть инсульта
ность и сложность состава низкомолекулярных (15—30 кДа) полипептидов, негомологичных соответствующим БТШ других организмов. Определение антител класса G к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (cHSP60) позволяет диагностировать персистирующую форму хламидийной инфекции. Учёный пояснил, что сама конструкция состоит из человеческого белка теплового шока, который встраивается в геном животного – в область молочного промотора. Основное внимание уделено белкам теплового шока семейства HSP70 и малым шаперонам sHSPs, выступающим в качестве центральных координаторов протеостазной сети.
белки теплового шока
Роль внеклеточных HSP может быть различной. Во многом от контекста ткани зависит, будут ли HSP стимулировать иммунную систему или подавлять иммунитет. Они могут стимулировать ответы Th17 , Th1 , Th2 или Treg в зависимости от антигенпрезентирующих клеток. Клиническая значимость Фактор теплового шока 1 HSF1 представляет собой фактор транскрипции, который участвует в общем поддержании и повышении экспрессии белка Hsp70. Недавно было обнаружено, что HSF1 является мощным многогранным модификатором канцерогенеза. Мыши с нокаутом HSF1 демонстрируют значительное снижение частоты опухолей кожи после местного применения DMBA 7,12- dimэтил b enz a нтрацен , мутаген.
Кроме того, некоторые исследователи предполагают, что HSP могут быть вовлечены в связывание фрагментов белка из мертвых злокачественных клеток и представление их иммунной системе. Следовательно, HSP могут быть полезны для повышения эффективности противораковых вакцин. Также выделенные HSP из опухолевых клеток могут сами по себе действовать как специфическая противоопухолевая вакцина. Опухолевые клетки экспрессируют много HSP, потому что они должны сопровождать мутировавшие и сверхэкспрессированные онкогены , опухолевые клетки также находятся в постоянном стрессе. Когда мы выделяем HSP из опухоли, пептидный репертуар, связанный с HSP, является своего рода отпечатком пальцев этих конкретных опухолевых клеток.
Применение таких HSP обратно к пациенту затем стимулирует иммунную систему способствует эффективной презентации антигена и действует как DAMP конкретно против опухоли и приводит к регрессии опухоли. Эта иммунизация не работает против другой опухоли. Он использовался аутологично в клинических исследованиях для gp96 и hsp70, но in vitro это работает для всех иммунных HSP. Противораковые препараты Внутриклеточные белки теплового шока высоко экспрессируются в раковых клетках и необходимы для выживания этих типов клеток из-за присутствия мутировавших и сверхэкспрессированных онкогенов. Многие HSP могут также способствовать инвазивности и образованию метастазов в опухолях, блокировать апоптоз или способствовать устойчивости к противораковым препаратам.
Следовательно, малая молекула , особенно Hsp90 , перспективна в качестве противораковых агентов. Мощный ингибитор Hsp90 17-AAG проходил клинические испытания для лечения нескольких типов рака, но по различным причинам, не связанным с эффективностью, не перешел в фазу 3. HSPgp96 также показывает перспективны в качестве противоопухолевого лечения и в настоящее время проходят клинические испытания против немелкоклеточного рака легкого. Лечение аутоиммунитета Действуя как DAMP , HSP могут внеклеточно стимулировать аутоиммунные реакции , приводящие к таким заболеваниям, как ревматоидный артрит или системная красная волчанка. Тем не менее, было обнаружено, что применение некоторых HSP у пациентов может вызывать иммунную толерантность и лечить аутоиммунные заболевания.
Основной механизм неизвестен. HSP особенно hsp60 и hsp70 используются в клинических исследованиях для лечения ревматоидного артрита и диабета I типа. Сельское хозяйство Исследователи также исследует роль HSP в придании стрессоустойчивости гибридизированным растениям в надежде решить проблему засухи и плохих почвенных условий для ведения сельского хозяйства. Было показано, что различные HSP по-разному экспрессируются в листьях и корнях засухоустойчивых и чувствительных к засухе сортов сорго в ответ на засуху. Доступна стандартная номенклатура генов HSP человека.
Это навело их на мысль, что подавление опосредуемого инсулином сигнального механизма, регулирующего продолжительность жизни организма, может повлиять на процесс агрегации полиглутаминсодержащих белков. Результаты дальнейших исследований подтвердили существование предполагаемой взаимосвязи, а также продемонстрировали, что влияние функционирования фактора транскрипции Hsf1 на продолжительность жизни организма опосредовано инсулинзависимым сигнальным механизмом. Эти наблюдения сделали очевидным тот факт, что реакция теплового шока одинаково важна как для выживания организма в условиях острого стресса, так и для постоянной нейтрализации токсичного действия белков, отрицательно сказывающегося на функционировании и продолжительности жизни клеток. Использование живых организмов в качестве экспериментальной модели позволило ученым перевести исследования на качественно новый уровень. Они стали обращать внимание на механизмы, посредством которых организм воспринимает и интегрирует поступающую извне информацию на молекулярном уровне. Если стресс влияет на процесс старения, логично предположить, что белки теплового шока, регистрирующие появление и предотвращающие накопление в клетке поврежденных белков, вполне способны замедлять развитие эффектов старения.
То, что для многих заболеваний, ассоциированных с накоплением склонных к агрегации белков, характерны симптомы старения, а все болезни, в основе которых лежат нарушения формирования белковых молекул, ассоциированы со старением, наводит на мысль, что чувствительные к температуре метастабильные белки теряют свою функциональность по мере старения организма. И действительно, эксперименты на C. Однако оказалось, что активация фактора транскрипции Hsf1 на ранних этапах развития может препятствовать нарушению стабильности белковых молекул протеостаза. Возможно, это наблюдение, предполагающее весьма интригующие возможности, не распространяется на более сложные многоклеточные организмы, однако все живое состоит из белков, поэтому полученные в экспериментах на круглых червях результаты с большой степенью вероятности могут помочь ученым разобраться в механизмах старения человека. Однако это еще не конец истории. Результаты работы, недавно проведенной под руководством профессора Моримото, указывают на существование механизмов корректировки протеостаза, не требующих непосредственного вмешательства в функционирование фактора транскрипции Hsf1.
Исследователи решили провести классический генетический скрининг мутантов C. В результате они установили, что влияющая на этот процесс мутация находится в гене фактора транскрипции, контролирующего продукцию нейротрансмиттера гамма-аминомасляной кислоты ГАМК. ГАМК управляет функционированием нейротрансмиттеров возбуждения и регулирует мышечный тонус. Интересен тот факт, что любое нарушение стабильности работы опосредуемых ГАМК механизмов ведет к гиперстимуляции, заставляющей постсинаптические мышечные клетки реагировать на несуществующий стресс, что приводит к нарушению процессов формирования белковых молекул. Другими словами, оказалось, что активность нейронов может влиять на функционирование молекулярных термометров других клеток организма, что еще более усложнило вырисовывающуюся картину. Если этот механизм распространяется и на человека, то, возможно, ученым удастся разработать метод воздействия на нейроны, приводящий к активации белков теплового шока в клетках скелетных мышц и способствующий устранению симптомов мышечной дистрофии и других заболеваний двигательных нейронов.
Возможно, манипуляции над этим механизмов позволят контролировать и процесс накопления поврежденных белков, ассоциированный со старением.
Совокупность всех белков клетки называется протеомом. Являясь наиболее универсальными и структурно сложными биологическими макромолекулами, белки выполняют исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности клетки и организма, вовлекаясь почти в каждый биологический процесс.
Белки являются уязвимыми макромолекулами из-за своего сложного строения: для того чтобы быть биохимически и функционально активными, они должны формировать и поддерживать нативную трехмерную конформацию. Некоторые белки способны спонтанно принимать правильную структуру, а другие нуждаются в помощниках — специализированных белках-шаперонах [ 2 — 4 ]. Примерно 1 из 20 синтезируемых белковых молекул имеет неправильную конформацию [ 6 ].
Такие полипептиды бесполезны, а иногда токсичны для клетки, склонны к спонтанной агрегации и могут откладываться как в телах нервных клеток, так и за их пределами. Для поддержания белкового протеостаза и правильного баланса протеома клетки используют взаимосвязанные молекулярные машины, основанные на шаперонах и системах утилизации белков, которые составляют основные функциональные модули протеостазной сети. В этом обзоре представлены современные данные об организации протеостазной сети, ключевых функциях шаперонов семейства HSP70 и малых шаперонов sHSPs и протективных механизмах их действия при развитии конформационных заболеваний.
Важнейшей функцией HSPs является способность узнавать и связывать de novo синтезированные полипептидные цепи и складывать их в активные молекулы белков, предотвращать агрегацию белков, обеспечивать их частичную или полную ренатурацию, а также доставлять аберрантные белки к местам их протеолитической деградации [ 3 , 4 , 9 , 10 ]. В каждое семейство входят как конститутивно экспрессируемые, так и стресс-индуцируемые формы [ 9 ]. Конститутивные белки присутствуют в клетке постоянно, и их количество всегда поддерживается примерно на одинаковом уровне.
Экспрессия индуцируемых форм шаперонов многократно возрастает при стрессе тепловой и холодовой шок, окислительный стресс, воздействие тяжелых металлов, токсинов, окислителей и т. Быстрый процесс транскрипции и трансляции стресс-индуцируемых HSPs обусловлен отсутствием в их генах интронов [ 14 ]. Им помогают регуляторные кошапероны 244 белка , которые дополнительно вовлекаются в процесс субстратной селективности при фолдировании полипептидных цепей.
Все HSPs способны узнавать экспонированные на поверхности олигомеров и неправильно свернутых белков остатки гидрофобных аминокислот, но осуществляют рефолдинг белков-клиентов разными способами. Так, шапероны семейства HSP70 могут удерживать полипептидные цепи и способствовать их спонтанному фолдингу [ 9 ]. Некоторые шапероны из семейств HSP60 и HSP70 связываются с белками с нарушенной конформацией и помогают им принять нативную функционально активную структуру, используя энергию АТФ [ 15 ].
Если достижение нативной структуры невозможно, а также в случаях, когда белок необратимо поврежден или мутантен, шапероны направляют его на деградацию. В клетке существуют системы, отвечающие за деградацию белков — убиквитин-протеасомная УПС и аутофагии. Основной функцией УПС является протеолиз мутантных, неверно свернутых и агрегированных белков, направленных шаперонами на деградацию.
Но, прежде чем подвергнуться протеолизу, агрегированные белки должны быть дезагрегированы [ 18 ]. Важность системы HSPs в протеасомной деградации белков была продемонстрирована в конце прошлого века, когда A. Ciechanover с соавт.
Кроме того, установлено, что при недостатке шаперонов функция УПС ослабевает, а при повышении их содержания — восстанавливается [ 20 ]. Высокие концентрации индуцируемого Hsp70 способствуют повышению протеолитической активности 26S протеасомы, что особенно важно в условиях накопления в клетках токсичных белковых форм [ 21 ]. Однако крупные комплексы агрегированных белков и нерастворимых агрегатов не могут быть расщеплены в протеасоме, поэтому для их деградации в клетке запускается процесс аутофагии: такие белки направляются в аутофагосомы, где разрушаются лизосомальными ферментами [ 24 ].
В то же время некоторые растворимые олигомеры могут утилизироваться путем шаперон-опосредованной аутофагии. Для этого на белке, предназначенном для деградации, имеется определенная последовательность аминокислот, которая узнается конститутивным шапероном Hsc70. Cвязанный с белком-клиентом Hsc70 взаимодействует с рецептором лизосомальной мембраны LAMP2A, который транслоцирует этот комплекс в лизосому [ 25 , 26 ].
Стабильность белка-рецептора LAMP2A, а значит и эффективность работы шаперон-опосредованной аутофагии, поддерживается другим представителем семейства HSP70 — резидентом лизосомы Lys-Hsc70 [ 27 ]. Наряду с этими системами немаловажный вклад в поддержание протеостаза может вносить открытая в 2012 г. В патологических условиях мутации, воздействие средовых факторов, оксидативного стресса и стресса эндоплазматического ретикулума ЭПР , митохондриальной дисфункции, радиации и др.
Это ведет к снижению эффективности их работы или даже инактивации всей системы, что приводит к развитию протеотоксического стресса и гибели нервных клеток. Некоторые области головного мозга имеют более высокую экспрессию HSPs и поэтому менее уязвимы к патологии, чем другие, что приводит к гетерогенным паттернам нейродегенерации и характерным топографическим картам белковых включений, которые типичны для конформационных болезней [ 31 ]. Показано, что при моделировании патологии, характерной для болезни Паркинсона БП , в компактной части черной субстанции кчЧС мозга крыс погибают преимущественно дофамин ДА -ергические нейроны с пониженным уровнем экспрессии стресс-индуцируемого белка Hsp70 [ 32 ].
Заметная гибель нейронов в кчЧС отмечается и при физиологическом старении у людей и грызунов, поскольку степень выраженности протеотоксического стресса в нейронах кчЧС больше, чем в других структурах [ 8 , 33 ]. Это связано с исходно низкой степенью мобилизации защитного механизма, основанного на Hsp70, а также с ослаблением функции протеасом в кчЧС при старении, что снижает надежность регуляции клеточного протеостаза и ведет к накоплению мутантных, конформационно-дефектных и патологических амилоидных белков. Экспериментально доказано, что снижение экспрессии Hsp70 в ДА-ергических нейронах кчЧС с помощью технологиии микроРНК или при физиологическом старении в модели БП у крыс приводит к более быстрому прогрессированию нейродегенеративной патологии в нигростриатной системе [ 35 , 36 ].
Таким образом, неспособность нейронов регулировать собственную систему протеома вследствие ослабления молекулярных механизмов конформационного контроля белков и дисфункции системы утилизации белков, лежит в основе патогенеза конформационных заболеваний. Это открывает перспективу выяснения нейропротективных свойств шаперонов при протеасомной дисфункции, типичной для патогенеза конформационных заболеваний. К настоящему моменту накопилось достаточно фактов, что члены семейств HSP70 и sHSPs способны проявлять защитные эффекты в моделях нейродегенеративных патологий [ 38 , 39 ].
Рассмотрим основных представителей этих семейств.
Неосложненный хламидиоз у женщин наблюдается в виде слизисто-гнойного цервицита. Часто хламидиоз у женщин протекает с малыми клиническими признаками, иногда практически бессимптомно. Болезнь часто распознается уже при наличии осложнений. Осложнения хламидиоза протекают форме воспалительным заболеваниям органов малого таза — уретрит, эндометрит, цервицит, сальпингит, сальпингоофорит, проктит.
Anti-cHSP60-IgG (Антитела класса IgG к белку теплового шока Chlamydia trachomatis)
Heat shock protein expression in the transplanted human kidney. Transplant International. Мухин Н. Амилоидоз и антитела к белкам теплового шока. Van Eden W. Cloning of the mycobacterial epitope recognized by T lymphocyte in adjuvant arthritis. Anderton S. Activation of T cells recognizing self 60-kDa heat shock protein can protect against experimental arthritis. Zanin-Zhorov A. Vabulas R. Detanico T.
Mycobacterial heat shock protein 70 induces interleukin-10 production: immunomodulation of synovial cell cytokine profile and dendritic cell maturation. Clin Exp Immunol. Caldas C. Cellular autoreactivity against heat shock protein 60 in renal transplant patients: peripheral and graftinfiltrating responses. Dodd S. Expression of heat shock protein epitopes in renal disease. Clinical Nephrology. Venkataseshan V. Marzec L. Expression of Hsp 72 protein in chronic kidney disease patients.
Scandinavian J. Samali A. Heat shock proteins increase resistance to apoptosis. McMillan D. Targeted disruption of heat shock transcription factor 1 abolishes thermotolerance and protection against heatinduced apoptosis. Beck F-X. Molecular chaperones in the kidney: distribution, putative roles and regulation. Physiol, Renal. Farman N. Immunolocalisation of gluco-and mineralocorticoid receptors in rabbit kidney.
Ramirez V. Radicolol, a heat shock inhibitor, reduces glomerular filtration rate. Morita K. Ohtani H. Induction and intracellular localization of 90-kDa heat-shock protein in rat kidneys with acute gentamycin nephropathy. Komatsuda A. Renal localization of the constitutive 73-kDa heat-shock protein in normal and PAN rats. Dinda A. Heat shock protein HSP expression and proliferation of tubular cells in end stage renal disease with and without haemodialysis. Expression of 90-kDa heat-shock protein within cellular crescents in human diseased kidneys.
Yokoo T. Schober A. The response of heat shock proteins 25 and 72 to ischemia in different kidney zones. Pfluger Arch. Urinary heat shock protein-72 excretion in clinical and experimental renal ischemia. Pediatr Nephrol. Tsagalis G. The Expression of heat shock proteins 27 and 70 in lupus nephritis. Hospital Chronicles. Muller E.
Pflugers Arch. Hernandez-Pando R. Histological and subcellular distribution of 65 and 70 kD heat shock proteins in experimental nephrotoxic injury. Lavoie J. Modulation of actin microfilament dynamics and fluid phase pinocytosis by phosphorylation of heat shock protein 27. Preville X. Neuhofer W. Effect of ischemia on localization of heat shock proteins in kidney. Smoyer W. Hsp27 regulates podocyte cytoskeleton changes in an in vitro model of podocyte process retraction.
Gupta W. Altered expression of glomerular heat shock protein 27 in experimental nephrotic syndrome. Maines M. The heme oxygenase system: A regulator of second messenger gases. Toru T. Defense against oxidative tissue injury: the essential role played by hem oxygenase-1. Current Enzyme Inhibition. Nakao A. Immunomodulatory effects of inhaled carbon monoxide on rat syngenic small bowel graft motility. Ohta K.
Tubular injury as a cardinal pathologic feature in human hem oxygenase-1 deficiency. Kidney Disease. Takeda Y. Mosley K. Heme oxygenase is induced in nephrotoxic nephritis and hemin, a stimulator of heme oxygenase synthesis, ameliorates disease.
Редакция Журнала — творческий коллектив, осуществляющий подготовку Журнала к выпуску. Редакционная коллегия — совещательный орган при Редакции Журнала. Статья — результат фундаментальных и прикладных научных исследований в виде научного материала, обзорного научного материала, научного сообщения, библиографического обзора по определенным темам научного исследования, исторической справки, посвященной деятелям российской и зарубежной науки, представленный Автором для публикации в Журнале. Стороны — Автор и Издатель.
Услуга — размещение публикация Статьи в Журнале на основании Заявки Автора. Предмет Соглашения Оферты 3. По настоящему соглашению Автор предоставляет Издателю на безвозмездной основе на срок действия авторского права, предусмотренного законодательством РФ, неисключительную лицензию на использование созданной Автором Статьи для опубликования в Журнале. Территория, на которой допускается использование прав на Статью, не ограничена. Права передаются Автором Издателю безвозмездно, и публикация Статьи в Журнале не влечет никаких финансовых отчислений Автору. В случае принятия Издателем решения об отказе в опубликовании Статьи в Журнале настоящее Соглашение утрачивает силу. Решение об отказе в опубликовании направляется Автору по адресу электронной почты, указанной в Заявке. Общие условия оказания услуг 4. Издатель оказывает услуги Автору только при выполнении следующих условий: Автор предоставил путем Загрузки статьи все материалы, соответствующие требованиям Оферты; Автор осуществил Акцепт Оферты.
Услуги предоставляются Автору на безвозмездной основе. В случае если материалы предоставлены Автором с нарушением правил и требований настоящей Оферты, Издатель вправе отказать в их размещении. Издатель в течение срока действия Договора не несет ответственность за несанкционированное использование третьими лицами данных, предоставленных Автором. Права и обязанности Сторон 5. Автор имеет право: передавать третьим лицам электронную копию опубликованной Статьи, предоставленную ему Издателем согласно п. Издатель обязуется: опубликовать в печатной и электронной форме Статью Автора в Журнале в соответствии с условиями настоящего Соглашения; по решению Редакции Журнала, в случае необходимости, предоставить Автору корректуру верстки Статьи и внести обоснованную правку Автора; предоставить Автору электронную копию опубликованной Статьи на электронный адрес Автора в течение 15 рабочих дней со дня выхода номера Журнала в свет; соблюдать предусмотренные действующим законодательством права Автора, а также осуществлять их защиту и принимать все необходимые меры для предупреждения нарушения авторских прав третьими лицами. Рукопись материальный носитель , направляемая Автором в Редакцию Журнала, возврату не подлежит. Редакция Журнала в переписку по вопросам отклонения Статьи Редколлегией Журнала не вступает; временно приостановить оказание Автору услуг по Соглашению по техническим, технологическим или иным причинам, препятствующим оказанию услуг, на время устранения таких причин; приостановить оказание услуг по Соглашению в одностороннем внесудебном порядке в случаях: если Статья не соответствует тематике Журнала или какой-либо его части , либо представленный материал недостаточен для самостоятельной публикации, либо оформление Статьи не отвечает предъявляемым требованиям; нарушения Автором иных обязательств, принятых в соответствии с Офертой; вносить изменения в Оферту в установленном Офертой порядке. Во всех случаях, не оговоренных и не предусмотренных в настоящем Соглашении, Стороны обязаны руководствоваться действующим законодательством Российской Федерации.
Акцепт Оферты и заключение Соглашения. Срок действия Соглашения 6. Настоящее Соглашение вступает в силу с момента его заключения, когда Автор производит Акцепт Оферты посредством отправки заявки Издателю — Загрузки Статьи, и действует в течение 5 лет. Акцепт Оферты Автором создает Соглашение, заключенное в письменной форме статьи 438 и 1286. Если ни одна из Сторон не направит другой Стороне письменное уведомление о расторжении Соглашения не позднее, чем за два месяца до окончания предписанного пятилетнего срока, то срок действия прав Издателя на Произведения автоматически пролонгируется на аналогичный срок. Количество пролонгаций не ограничено.
Белки теплового шока. Металлотионеин - небольшой, обогащенный цистеином белок, способный связывать двухвалентные металлы. Роль металлотионеина состоит в регуляции концентрации в клетке таких микроэлементов, какцинкимедь, а также в связывании ядовитыхтяжелых металлов, например,кадмияиртутиблагодаря способности образовывать хелатные соединения с ионами тяжелых металлов.
Отравление клеток организма тяжелыми металлами сопровождается накоплением металлотионеина благодаря усилениютранскрипциигена в культурах клеток описаны случаи амплификации этого гена, определяющей их устойчивость к ядам. Геном млекопитаюших содержит несколько генов металлотионеина, различающихся особенностями регуляции. Белки теплового шока— это класс функционально сходных белков,экспрессиякоторых усиливается при повышении температуры или при другихстрессирующихклетку условиях. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапетранскрипции. Чрезвычайное усиление экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока является частью клеточного ответа на тепловой шок и вызывается в основном фактором теплового шока HSFангл. Белки теплового шока обнаружены в клетках практически всех живых организмов, отбактерийдочеловека.
В последнее десятилетие экспериментальные и клинические испытания прошли несколько десятков препаратов противовоспалительные средства, трофические факторы, антиоксиданты, антагонисты глутаматных рецепторов и т. На сегодняшний день ни одного действительно эффективного нейропротективного препарата для превентивной терапии БП клиницистам не предложено. Многочисленные данные экспериментальных исследований показывают, что шапероны HSPs вовлечены в патогенез БП и могут быть первой линией защиты при нарушении укладки белков и развитии нейродегенерации [ 22 , 38 , 88 , 89 ]. Не менее важными фактами, подтверждающими вовлечение HSPs в патогенез БП, являются данные о низкой экспрессии некоторых шаперонов семейства HSP70 в секционном материале кчЧС у пациентов с БП [ 91 ], а также данные об усилении процесса нейродегенерации в нигростриатной системе при снижении экспрессии стресс-индуцируемого белка Hsp70 в модели БП у животных [ 36 , 92 ]. Представленные данные ориентируют на новую молекулярную стратегию превентивного лечения БП, направленную на усиление конформационного контроля нейрональных белков и клеточной защиты путем повышения экспрессии шаперонов семейства HSP70. К настоящему времени получено достаточно фактов, подтверждающих протективные эффекты повышенной экспрессии шаперонов HSP70 в различных животных моделях БП. Так, сверхэкспрессия генов индуцируемого белка hsp70 у Drosophila sp. Эксперименты с использованием теплового прекондиционирования для мобилизации стресс-индуцируемых форм HSPs показали сходный защитный эффект в моделях БП [ 102 , 103 ]. Фундаментальное значение для развития технологий лечения БП имеют данные, свидетельствующие, что проведение профилактической или превентивной терапии с помощью интраназальной доставки в мозг рекомбинантных белков Hsp70 или Grp78 человека препятствует развитию нейродегенерации в нигростриатной системе и проявлению моторных нарушений, а также улучшает функцию выживших ДА-ергических нейронов в лактацистиновой модели БП у крыс [ 105 — 107 ]. Немаловажный вклад в нейропротекцию Hsp70 и Grp78 вносит также их способность вовлекаться в механизмы деградации аномальных белков [ 21 , 110 ]. Эти киназы в конечном итоге гиперфосфорилируют тау-белок, что приводит к его агрегации и образованию нейрофибриллярных клубков НФК , дестабилизации микротрубочек, нарушениям синаптической активности и, как следствие, развитию когнитивного дефицита [ 34 ]. Образцы ткани головного мозга пациентов с БА показывают ослабление экспрессии некоторых шаперонов семейств sHSPs и HSP70 [ 115 ], а также их колокализацию с амилоидными бляшками и НФК, что может указывать на взаимодействие HSPs с патологическими белками, приводящими к развитию БА [ 116 ]. Действительно, функционируя в цитоплазме, Hsp70 ингибирует агрегацию амилоидного белка тау на ранних этапах и подавляет формирование тау-агрегатов. Hsp70 изолирует олигомеры и зрелые тау-фибриллы, нейтрализуя их способность повреждать мембраны и препятствуя дальнейшему распространению тау-патологии между клетками [ 117 ]. На моделях БА у мух Drosophila sp. Нейропротективные эффекты Hsp70 обусловлены активацией различных вне- и внутриклеточных сигнальных каскадов. После интраназального введения Hsp70 мышам в генетической модели БА отмечается усиление экспрессии генов, участвующих в процессинге и презентации антигена, особенно членов главного комплекса гистосовместимости. Авторы работы предполагают, что одной из нейропротекторных функций Hsp70 является активация адаптивного иммунитета [ 120 ]. Наряду с Hsp70 малые шапероны sHSPs также вовлечены в уменьшение токсичности амилоидных белков. Недавно выяснено, что Hsp22 и Hsp27 связываются со сформировавшимися амилоидными бляшками, ингибируют их фибриллизацию и останавливают интоксикацию [ 121 ]. Показано, что Hsp27 способен превращать маленькие токсичные олигомеры в большие нетоксичные белковые комплексы, которые затем могут удаляться из нейронов путем аутофагии. Скопления mHTT разрушают цитоскелет клеток и нарушают процесс транспорта синаптических везикул для дальнейшего экзоцитоза, что приводит к появлению у больных таких симптомов, как гипер- или гипокинезия, в зависимости от того, какой путь передачи нервного импульса прямой активирующий или непрямой тормозный затронут [ 123 ]. Частично этот процесс обусловлен включением шаперонов в состав агрегатов mHTT, а частично является следствием аномально быстрого разрушения фактора теплового шока HSF-1, индуцирующего процесс экспрессии HSPs [ 124 ]. Однако долгое время оставалось неизвестным, за счет каких механизмов Hsp70 и другие HSPs оказывают свои нейропротективные эффекты. В 2011 г. Hsp70 АТФ-зависимо связывается с белковыми фрагментами, богатыми полиQ-повторами, что предполагает участие его шаперонной активности в разрушении белковых агрегатов. В 2015 году в модели in vitro было установлено, что именно взаимодействие Hsp70 и Hsp40 с аминокислотами в N-терминальном участке гентингтина препятствует формированию его патологических агрегатов [ 127 ]. Активация ответа теплового шока и увеличение содержания в клетках HSPs приводит к ускорению процесса агрегации мутантных белков, а также способствует протеасомной деградации растворимого mHTT и аутофагии нерастворимых агрегатов [ 128 ]. Недавно продемонстрировано, что критическим участником образования токсичных белковых агрегатов в моделях БГ является глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназа ГАФД , которая может выступать как субстрат для процессов белковой агрегации. Одной из функций конститутивной формы шаперона Hsc70 является регуляция клатрин-опосредованного эндоцитоза, процесса, необходимого для интернализации некоторых мембранных рецепторов. Однако в патологических состояниях Hsc70 вовлекается в процесс агрегации гентингтина и других белков с полиQ-хвостами, содержание его в цитоплазме клетки в свободной форме снижается и процесс эндоцитоза нарушается, что может частично объяснить возникновение когнитивного дефицита, наблюдаемого при БГ [ 130 ]. При этом увеличение содержания Hsc70 останавливает развитие этих нарушений. Практически у всех пациентов с АЛС postmortem в цитоплазме нейронов головного мозга обнаруживаются белковые агрегаты, включающие убиквитин и ДНК-связывающий белок TDP-43, который в норме присутствует только в ядрах нервных клеток [ 133 ]. Неправильная конформация и цитозольная локализация TDP-43 приводят к потере его функциональной активности, нарушая нормальное течение процессов транскрипции и трансляции в клетке. Более того, агрегаты TDP-43 являются токсичными для клеток и приводят к гиперактивации систем деградации белков, развитию нейровоспаления и гибели нейронов [ 134 ]. Исследование образцов головного мозга пациентов с АЛС показало колокализацию некоторых HSPs, в частности Hsp27, с агрегатами TDP-43, что свидетельствует о том, что в патологических условиях доступность этих шаперонов для выполнения их функций резко снижается, что ухудшает эффективность реакции нейронов на клеточный стресс и повышает их уязвимость [ 135 ]. Об участии HSPs в развитии патологического процесса при АЛС свидетельствует также тот факт, что уровни некоторых HSPs, в частности, Hsp70 и Hsp90, повышены в сыворотке крови больных людей, начиная с ранних стадий развития заболевания [ 136 ]. На модели АЛС на первичной культуре нейронов мыши и у дрожжей показано, что увеличение содержания в клетках шаперона Hsp40 снижает токсичность и агрегацию TDP43-белков, при этом общее содержание TDP43 в клетках не меняется [ 137 , 138 ]. Hsp40 способен поддерживать TDP-43 в растворимом конформационном состоянии, при этом не изменяя общее содержание TDP-43 в клетке. Таким образом, терапия с помощью активации ответа теплового шока или прямой индукции синтеза Hsp40 способна замедлить процесс патологического агрегирования TDP-43, интоксикации клеток и нейродегенерации [ 139 ]. В совокупности представленные результаты являются фундаментальным обоснованием для поиска нейропротективных препаратов, способных мобилизовать шаперонный механизм HSPs в нейронах головного мозга, с целью проведения превентивной или профилактической терапии конформационных заболеваний. Основным активатором транскрипции генов HSPs при развитии стресса является транскрипционный фактор теплового шока HSF1 [ 140 ].
Ключевые слова
- Новые методы лечения рака: белки теплового шока |
- Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. T. 105, Номер 12, 2019
- Пути передачи инфекции, клинические проявления заболевания и осложнения
- Механизм действия белков теплового шока при раке
- Белок теплового шока - Heat shock protein
Снижение активности белка теплового шока привело к удлинению клеток
| Белок теплового шока ХЛАМИДИЯ | Исследователи использовали для борьбы с болезнью века так называемые белки теплового шока — они образуются в организме в ответ на воздействие стресса и помогают «чинить» различные поломки в клетках. |
| Как лечить белок теплового шока к хламидиям | Белки теплового шока (heat shock proteins, HSP) – класс белков, синтез которых повышается в ответ на стрессовое воздействие. |
| Антитела класса IgG к белку теплового шока Chlamydia trachomatis cHSP60 (Anti-cHSP60-IgG) | Так как белки теплового шока производятся организмом только в специфических ситуациях, они имеют ряд отличий от продуцируемых нормально соединений. |
| Белки теплового шока (стресс-белки) | В результате была подтверждена эффективность уже известных геропротекторов, включая иммунодепрессант рапамицин, а также двух новых, монордена и танеспимицина, принадлежащих к группе ингибиторов белка теплового шока 90 (Hsp90). |
| Белок теплового шока | Специалисты МГМУ впервые в России предложили использовать белки теплового шока для борьбы с нейродегенерацией, что может привести к остановке развития таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз. |
Антитела к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (Anti-cHSP60), IgG
Hsp90 связывает как эндотелиальную синтазу оксида азота, так и растворимую гуанилатциклазу , которые, в свою очередь, участвуют в расслаблении сосудов. Krief et al. Gata4 - важный ген, ответственный за морфогенез сердца. Он также регулирует экспрессию генов hspb7 и hspb12. Истощение Gata4 может приводить к снижению уровней транскриптов hspb7 и hspb12, и это может приводить к сердечным миопатиям у эмбрионов рыбок данио, как наблюдали Gabriel et al.
Наряду с hspb7, hspb12 участвует в определении латеральности сердца. Киназа клеточного сигнального пути оксида азота, протеинкиназа G , фосфорилирует небольшой белок теплового шока, hsp20. Фосфорилирование Hsp20 хорошо коррелирует с расслаблением гладких мышц и является одним из важных фосфопротеинов, участвующих в этом процессе. Hsp20 играет важную роль в развитии фенотипа гладких мышц во время развития.
Hsp20 также играет важную роль в предотвращении агрегации тромбоцитов, функции сердечных миоцитов и предотвращении апоптоза после ишемического повреждения, а также функции скелетных мышц и мышечного инсулинового ответа. Hsp27 является основным фосфопротеином во время схваток у женщин. Hsp27 участвует в миграциях мелких мышц и, по-видимому, играет важную роль. Иммунитет Функция белков теплового шока в иммунитете основана на их способности связывать не только целые белки, но и пептиды.
Сродство и специфичность этого взаимодействия обычно низкие. Было показано, что по крайней мере некоторые из HSP обладают этой способностью, в основном hsp70 , hsp90 , gp96 и кальретикулин , и были идентифицированы их сайты связывания пептидов. В случае gp96 неясно, может ли он связывать пептиды in vivo , хотя его сайт связывания пептидов был обнаружен. Но иммунная функция gp96 может быть пептидно-независимой, поскольку она участвует в правильном сворачивании многих иммунных рецепторов, таких как TLR или интегрины.
Кроме того, HSP могут стимулировать иммунные рецепторы и важны для правильного сворачивания белков, участвующих в провоспалительных сигнальных путях. Функция в презентации антигена HSP являются незаменимыми компонентами путей презентации антигена - классических, а также перекрестной презентации и аутофагии. Hsp90 может связываться с протеасомой и принимать на себя генерируемые пептиды. Впоследствии он может связываться с hsp70 , который может доставить пептид дальше к TAP.
Эта передача с пептидами важна, потому что HSP могут защищать гидрофобные остатки в пептидах, которые в противном случае были бы проблематичными в водном цитозоле. Также простая диффузия пептидов была бы слишком неэффективной. Также, когда HSP являются внеклеточными, они могут направлять связанные с ними пептиды в путь MHCII, хотя неизвестно, как они отличаются от перекрестно представленных пептидов см. Аутофагия HSP участвуют в классической макроаутофагии, когда белковые агрегаты окружены двойной мембраной и впоследствии разрушаются.
Они также участвуют в особом типе аутофагии, называемом «шаперон-опосредованная аутофагия», когда они позволяют цитозольным белкам проникать в лизосомы.
Изменение окружающей среды при инфицировании создает стрессорную ситуацию как для вторгшегося патогена, так и для клеток хозяина, что проявляется в обоюдной интенсификации синтеза и функциональной активности белков теплового шока. Молекулярные шапероны бактерий выступают в роли лигандов для рецепторов на поверхности клеток хозяина. При взаимодействии TLR7 с HSP70, активно секретируемым, так и освобождаемым при некротической гибели клеток млекопитающих, усиливается фагоцитарная функция макрофагов. Данный эффект проявляется за несколько минут и выражается не только в стимуляции фагоцитоза, но также и функции представления антигена Т-клеткам через сигнальные пути, опосредуемые фосфоинозитид 3-киназой и р38 МАР-киназой. На сегодняшний день многие рецепторы, распознающие паттерны известных PAMPs прокариотов, грибков, вирусов, простейших патогенов остаются еще не охарактеризованными. Существует взаимосвязь между фагоцитозом и экспрессией TLRs, поскольку активация сигналов через TLR усиливает фагоцитарные процессы, а фагоцитоз модулирует последовательность активации TLR. Является очевидным, что еще неопределенные молекулярные паттерны могут искажать или направлять адаптивный имунный ответ по Тh-2 типу Возможно, что отсутствие сигналов например — PAMPs , подобно дефициту своих МНС I для NK-клеточной активации является стимулом для запуска иммунитета второго типа. Индукция сигналов через Toll-подобные рецепторы может обеспечивать не только защиту организма от различных инфекций. Нарушение функции проводимости данных сигналов приводит к развитию целого ряда патологических процессов в организме.
Белок супероксид дисмутаза, продукт гена SOD1. Мутация в этом гене может вызвать БАС. Credit: StudioMolekuul Shutterstock. Характерным признаком нейродегенерации является накопление белковых агрегатов в нейронах.
Новый подход в борьбе с деменцией: как белки теплового шока могут помочь 01:50 27. Специалисты МГМУ впервые в России предложили использовать белки теплового шока для борьбы с нейродегенерацией, что может привести к остановке развития таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз Эти белки, образующиеся в организме под воздействием повышенной температуры, играют ключевую роль в защите клеток от стресса. Недавние исследования показали, что увеличение производства таких белков способно оказать защитное воздействие на нервные клетки и замедлить процессы нейродегенерации.
Тепловой шок и старение
В основе механизма работы малых белков теплового шока лежит связывание гидрофобных участков расплавленной глобулы, экспонированных на ее поверхности. БЕЛКИ ТЕПЛОВОГО ШОКА: ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ, РАЗВИТИЕ ТРОМБОТИЧЕСКИХ ОСЛОЖНЕНИЙ И ПЕПТИДНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНОМА (обзор литературы и собственных данных). Малые белки теплового шока в поддержании большого протеома. Многие белки нуждаются в конформационной поддержке на протяжении всего срока их работы, ведь в клетке им приходится не сладко. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапе транскрипции.