biotechnologia


 
 

Białka szoku termicznego

Autor: Ewa Eliza Chrzanowska, chemik, kosmetolog, studentka Wydziału Biologii Uniwersytetu Gdańskiego

Białka szoku termicznego( ang.Heat Schock Proteins, Hsp ) zostały tak nazwane, gdyż wykryto ich wzmożoną syntezę u muszki owocowej w momencie nagłego wzrostu temperatury . Potem zauważono, iż są one produkowane zarówno przez komórki prokariotyczne, eukariotyczne organizmów wyższych jak i człowieka, w odpowiedzi na czynniki takie jak: zmiana temperatury, brak substancji odżywczych oraz stres tlenowy i inne. Zasadniczym zadaniem Hsp jest opieka nad innymi białkami, pełniącymi ważne funkcje życiowe.Biorą one udział m.in.w renaturacji lub degradacji białek zdenaturowanych lub uszkodzonych przez stresowe czynniki. Zmiany struktury białka wywołane czynnikami środowiskowymi zazwyczaj pociągają za sobą utratę specyficznej funkcji, co w konsekwencji może prowadzić do śmierć komórki. Opiekuńcze białka szoku termicznego chronią inne białka przed zmianą struktury czyli agregacją, denaturacją, zapobiegając apoptozie. Stąd też ich amerykańska nazwa chaperons, co w dosłownym przekładzie oznacza "przyzwoitki". Hsp tworzą filogenetycznie starą rodzinę protein o masach od 15 do 110 kDa. Zostały one podzielone na rodziny pod względem masy cząsteczkowej i pełnią różne funkcje w komórce.


biotechnologia
Źródło: Nefrologia Dializoterapia Polska, 11.2007, Nr 2


Małe białka szoku termicznego (sHps, small heat shock proteins) mają małą masę cząsteczkową (15-45 kDa). W komórkach tworzą one struktury oligomeryczne wymagane do roli białek opiekuńczych. Posiadają domenę alfa-krystaliny zbudowanej z ok. 90 reszt aminokwasowych. Struktura sHsp jest najbardziej konserwatywną strukturą w ewolucji i umożliwia im spełnianie funkcji białek opiekuńczych.
Dużo informacji na temat białek szoku termicznego dostarczyły badania przeprowadzone w Zakładzie Biochemi i Katedrze Biologii Molekularnej Uniwersytetu Gdańskiego. Wnioski opisane m.in. w ”Postępy biochemi”53 (1)2007 jak i „2008 Nova Science Publiher”, donoszą iż sHsp biorą udział w regulacji apoptozy i transformacji nowotworowej. Odgrywają ważną rolę w schorzeniach neurologicznych jak i ich mutacje mogą prowadzić do rozwoju zaćmy. W genomie człowieka znajduje się 10 genów kodujących sHsp a najlepiej poznane są Hsp22, Gsp27, alfa-krystalina.


SHsp chronią przed apoptozą

Apoptoza regulowana jest dwoma szlakami: zewnętrznym i wewnętrznym, które aktywowane są proteazami cysteinowymi- kaspazami. Wykazano, że białko Hsp 27 hamuje szlaki apoptozy na kilku etapach oddziaływując z odpowiednimi białkami (cytochrom C, prokaspaza 3, białko Dax).


sHsp chronią także komórki nowotworowe

Jednak umiejętność sHsp zapobiegania apoptozie komórek może być zgubna dla zdrowia gdy w organizmie obecny jest nowotwór. Okazało się, że sHsp hamując apoptozę, chronią komórki nowotworowe. sHsp mogą powodować oporność na chemioterapię gdyż, jako białka opiekuńcze renaturują polipeptydy powstałe z zaatakowanych komórek nowotworowych czynnikami cytotoksycznymi stosowanymi w terapii przeciwnowotworowej. Dlatego też podczas chemioterapii należy pomyśleć o zahamowaniu sHsp podając np. doksorubicynę czy lowastatynę.W wielu tkankach nowotworowych stwierdzono wysoki pozim Hsp27 i innych białek opiekuńczych (Hsp 70, Hsp90, Hsp60), Podwyższenie poziomu αlfa-krystaliny jest charakterystyczne dla raka jasnokomórkowego nerki i ośrodkowego układu nerwowego.
Odkrywca sHsp prof. Maciej Żylicz, obecnie kierownik Zakładu Biologii Molekularnej w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, badając ich wpływ na transformacje nowotworową, stwierdzil, że w niektórych przypadkach specyficznych mutacji w genie kodującym białko suprymujące transformację nowotworową - p53 nie następuje utrata funkcji białka. Białko p53 staje się dopiero nieaktywne w czasie stresu, ponieważ białka stresowe powodują jego agregację" Oznacza to,że nie wolno leczyć napromieniowaniem czy chemioterapią osoby będącej nosicielem tej mutacji białka p53.


Alfa-krystalina a zaćma

Zaćma jest dobrze poznaną chorobą związaną z sHsp. Objawia się zmętnieniem soczewki oka i słabą ostrością widzenia spowodowaną stopniową denaturacją i koagulacją białek soczewki na skutek starzenia się lub stresu środowiskowego. Alfa-krystalina stanowi ok. 35% i jako białko opiekuńcze chroni inne białka przed agregacja utrzymując przezroczystość soczewki. Wykryto już kilka mutacji w genie kodujący alfa-krystalinę i beta-krystalinę (mutacje typu missens CRYAA, missens R49C, nonsens W9X, CRYAB), wywołujące dziedziczną zaćmę.


sHsp pełnią ważną funkcje w chorobach neurodegeneracyjnych

Małe białka szoku termicznego są ciekawą grupą białek ze względu na ich związek z licznymi procesami chorobotwórczymi. W schorzeniach neurodegeneracyjnych chrakteryzujących się akumulacją nieprawidłowo sfałdowanych i zagregowanych polipeptydów w komórkach nerwowych stwierdzono podwyższoną ekspresję sHsp w szczególności alfa-krystaliny lub mutacje i modyfikacje w genach sHsp. Podczas choroby Alzheimera, Aleksandra, czy Creutzfelda-Jacoba w agregatach komórkowych pojawiają się sHsp.
Wewnątrzkomórkowe agregaty białek powstają w przypadku chorób poliglutaminowych np. choroba Huntingtona. Tu Hsp 22 zapobiega agregacji nadprodukowanych peptydów z resztą glutaminy. W chorobie tej huntingtyna ze zwiększoną ilością reszt glutaminy, powoduje podwyższenie ROS, które uśmiercają neurony. Natomiast Hsp 27 obniża poziom ROS. Również w korze mózgowej u pacjentów chorych na Parkinsona nadprodukowane są Hsp 27 i α-krystalina. α-krystalina może zapobiegać agregacji białek tworzących ciała Lewy’ego. Wykazano , że we większości neuronów kresomózgowia, w których wykryto α-krystaline nie powstawały ciała Lewy’ego. Natomiast w neuronach zawierających ciała Lewy’ego nie wykryto αlfa-krystaliny.
Z kolei u pacjentów z chorobą Aleksandra w astrocystach uszkodzonej istoty białej mózgu powstają włókna Rosenthala - agregaty zawierające kwaśne białko włókienkowe gleju (GFAP). Obecne tu w astrocystach Hsp 27 oraz alfa-krystalina i beta-krystalina kontrolują organizację filamentów pośrednich GFAP.


Małe białka szoku termiczengo spełniają ważną rolę opiekuńczą w organizmach chroniąc inne białka przed skutkami stresu środowiskowego. Odkrycie ich zgubnej roli w kancerogenezie pozwoliło na opracowanie nowych metod walki z rakiem. Udowodnienie współzależności między obecnością sHsp z procesami chorobotwórczymi spowodowało, iż sHsp zajęły istotne miejsce w strategiach terapeutycznych.


Na podstawie:
1. 2008 Nova Science Publisher, Inc., ISBN 978-1-60456-641-3
2.The Jornual of Biological Chemistry, vol.280, No. 13, Issue of April 2005
3. Postępy Biochemii, tom 53, Nr 1, str.19-23, 2007
4. Nefrologia Dializoterapia Polska, 11.2007, Nr 2

Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

216 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u