熱休克蛋白
| A+醫(yī)學百科 >> 熱休克蛋白 |
熱休克蛋白 Heat Shock Proteins (HSPs),是在從細菌到哺乳動物中廣泛存在一類熱應急蛋白質(zhì)。當有機體暴露于高溫的時候，就會由熱激發(fā)合成此種蛋白，來保護有機體自身。許多熱休克蛋白具有分子伴侶活性。按照蛋白的大小，熱休克蛋白共分為五類，分別為HSP100，HSP90，HSP70，HSP60 以及小分子熱休克蛋白 small Heat Shock Proteins (sHSPs)( Kyeong et al., 1998)。
小分子熱休克蛋白分子量為12-34KD，它的分布極為廣泛，從細菌到人的基因組里都有小分子熱休克蛋白的基因。
與其他大分子的熱休克蛋白不同的是，小分子熱休克蛋白似乎對于細胞的功能并不是必不可少的。但是，sHSPs具有多種功能，包括賦予細胞以耐熱性以抵抗高溫，作為分子伴侶以防止蛋白聚集，對坑正常的細胞死亡，從而調(diào)節(jié)細胞的生存和死亡的平衡。能避免底物變性的sHSPs最少量與底物和熱休克蛋白都有關(Rosalind et al., 1998)。
許多小分子熱休克蛋白基因一般并不表達，顯著表達小分子熱休克蛋白一般是細胞受到外部刺激的時候，比如高溫刺激。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，除了熱刺激之外還有許多物理、化學刺激可以激活小分子熱休克蛋白的表達，例如紫外線、射線、機械損傷、酸、氧化劑等等。可見，小分子熱休克蛋白是抵御外界不良刺激的重要物質(zhì)。
指將生物的整體、組織、細胞等從其生活的溫度范圍內(nèi)急劇地從低溫移向高溫時，可顯著地促進合成的一組蛋白質(zhì)。例如將果蠅的幼蟲或培養(yǎng)細胞從28℃移至35℃時，則幾乎大部分的蛋白質(zhì)合成停止；與此相反，而休克蛋白的合成卻反而被促進。這種促進作用主要是在轉(zhuǎn)錄DNA的合成（轉(zhuǎn)錄）階段產(chǎn)生的。同樣的現(xiàn)象也見于哺乳類動物、培養(yǎng)細胞、原生動物、植物組織和細菌等。另外觀察到，由休克以外的其他處理也會發(fā)生類似的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的生理意義尚不清楚，但推測是與生物的溫度適應現(xiàn)象有關系。
熱休克蛋白（heat shock protein,HSP）是指細胞在應激原特別是環(huán)境高溫誘導下所生成的一組蛋白質(zhì)。
HSP首先是在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。果蠅幼蟲唾液腺的多絲染色體（polytene chromosome）比一般染色體粗1～2千倍，故有利于在光學顯微鏡下進行觀察研究。1962年有人發(fā)現(xiàn)，將果蠅的培養(yǎng)濕度從25℃提高到30℃（熱休克環(huán)境溫度升高），30分鐘后就可在多絲染色體上看到蓬松現(xiàn)象（或稱膨突puff），提示這些區(qū)帶基因的轉(zhuǎn)錄加強并可能有某些蛋白質(zhì)的合成增加。至1974年，后人才從熱休克果蠅幼蟲的唾液腺等部位分離到了6種新的蛋白質(zhì)，即HSP。除環(huán)境高溫以外，其他應激原如缺氧、寒冷、感染、饑餓、創(chuàng)傷、中毒等也能誘導細胞生成HSP。因此，HSP又稱應激蛋白（stress protein, SP），但習慣上仍稱HSP。
近年研究表明，HSP的生成，不僅見于果蠅，而且是普遍存在于從細菌直至人類的整個生物界（包括植物和動物）的一種現(xiàn)象。例如，1981年有人在實驗中證明，將大鼠置于55℃的高溫環(huán)境，直腸溫度迅速升至42～42.5℃，15分鐘后使環(huán)境溫度降至常溫，體溫也隨之于30分鐘后降至正常水平。90分鐘后處死動物，就可在心、腦、肝、肺等器官的組織內(nèi)分離出一種分子量為71kD的新的蛋白質(zhì)，即HSP。
絕大部分生物細胞生成的HSP分子量都在80～110kD、68～74kD和18～30kD之間。不同分子量的HSP，在細胞內(nèi)的分布也有所不同，例如，在酵母菌中發(fā)現(xiàn)的分子量為89kD的HSP是一種可溶性的細胞漿蛋白質(zhì)，而分子量為68kD、70kD、110kD的HSP卻主要分布于核或核仁區(qū)域。
HSP在生物界中的一個重要特點是它們在進化過程中的高度保守性。例如。從大腸桿菌、酵母、果蠅和人體分離的分子量為70kD的HSP，如果對它們進行全氨基酸序列分析，就可發(fā)現(xiàn)它們具有80%以上的相似性。HSP在進化過程中的高度保守性，說明它們具有普遍存在的重要生理功能。然而在這方面的研究，迄今還很不充分。
一、熱休克蛋白的誘導和調(diào)節(jié)的機制
總的來說，HSP的誘導和調(diào)節(jié)的機制迄今還不清楚，只有一些推測。
應激原誘導HSP生成的速度很快。將果蠅從25℃移至37℃環(huán)境，只要20分鐘，就可以檢出HSP，因而有人推想高溫是通過某種已經(jīng)存在的調(diào)節(jié)因子作用于基因并從而使轉(zhuǎn)錄加強的。實驗證明，用熱休克細胞的胞漿提取物可以誘導果蠅幼蟲唾液腺細胞核內(nèi)染色體的蓬松現(xiàn)象，而未經(jīng)熱休克的對照細胞胞漿無此種誘導作用。提示胞漿內(nèi)存在的某種物質(zhì)，在應激時可被活化而轉(zhuǎn)位到核內(nèi)，進而啟動基因?qū)Sp mRNA的轉(zhuǎn)錄。
上述的染色體蓬松現(xiàn)象，即使是在應激原的持續(xù)作用下，一般也都在60分鐘以內(nèi)消失，而HSP則由于降解較慢，故可持續(xù)存在6小時，提示HSp mRNA的轉(zhuǎn)錄受HSP的負反饋調(diào)節(jié)。
二、熱休克蛋白的功能
HSP可提高細胞的應激能力，特別是耐熱能力。預先給生物以非致死性的熱剌激，可以加強生物對第二次熱剌激的抵抗力，提高生物對致死性熱剌激的存活率，這種現(xiàn)象稱為熱耐受。目前對此現(xiàn)象的分子機制仍不太清楚，但許多研究均發(fā)現(xiàn)了HSP的生成量與熱耐受呈正相關。
HSP還可調(diào)節(jié)Na+-K+-ATP酶的活性。某些細胞經(jīng)熱休克喪失的Na+-K+-ATP酶活性可在3℃培養(yǎng)中隨著HSP的產(chǎn)生而得到部分恢復。HSP的誘導劑亞砷酸鈉亦可使Na+-K+-ATP酶的活性升高。這種現(xiàn)象可被放線菌素D和環(huán)已酰亞胺抑制，提示Na+-K+-ATP酶活性升高是一種基因表達的結(jié)果，而不是亞砷酸鈉直接作用的結(jié)果。
有人通過四膜蟲屬細胞熱休克的研究，發(fā)現(xiàn)有些HSP具有促進細胞內(nèi)糖原異生和糖原生成的作用，使細胞內(nèi)糖原貯量增多，從而提高應能力。
此外，有人還報道，熱、乙醇、亞砷酸鈉的預處理不僅能使某些細胞產(chǎn)生熱耐受，還能使細胞對阿霉素（adriamycin）的耐受性增強，提示HSP可以增強對各種損傷的抵抗力。
至于在人類的應激中，HSP究竟起什么作用，目前還知之甚少。
參看
| 關于“熱休克蛋白”的留言： |  訂閱討論RSS
|
|
目前暫無留言 | |
| 添加留言 | |