Turnover białek - mechanizmy

Białka szoku cieplnego (HSP - ang. Heat shock
proteins) są grupą białek, których ekspresja
wzrasta, kiedy komórki są narażone na działanie
czynników stresowych, takich jak:

 podwyższona temperatura (10% ponad wartość
fizjologiczną),

 infekcje wirusowe,

 zmiana pH środowiska,

 czynniki uszkadzające DNA,

 zapalenia,

 działanie toksyn,

 obecność etanolu,

 promieniowanie UV,

 brak substancji odżywczych,

 niedotlenienie, itp.

Odpowiedź

szoku

termicznego

jest

charakterystyczna dla wszystkich organizmów, a
wzrost

stężenia

HSP

zachodzi

  w  wyniku  podwyższenia  transkrypcji  genów
szoku  termicznego.  Niektóre    z  genów  szoku
termicznego  mogą  być  aktywowane  podczas
normalnego wzrostu i rozwoju organizmu.
HSP

pochodzące

różnych

organizmów

charakteryzują  się  wysokim  stopniem  homologii
zarówno  na  poziomie  sekwencji  aminokwasowej
jak  i  struktury.  Wiele  z  tych  protein  to  białka
opiekuńcze,

proteazy

lub

białka

nimi

współpracujące.

W komórkach eukariotycznych odpowiedź na
szok termiczny regulowana jest na etapie inicjacji
transkrypcji

przez

uaktywnienie

czynnika

transkrypcyjnego,  zwanego  czynnikiem  szoku
cieplnego HSF (Heat Shock Factor).
W  komórkach  drożdży  i  muszki  owocówki
zidentyfikowano  tylko  jeden  czynnik  szoku
termicznego  (HSF).  W  komórkach  innych
organizmów eukariotycznych zidentyfikowano ich
przynajmniej dwa  (mysz, człowiek- HSF1, HSF2)
lub trzy (pomidor, kura – HSF1, HSF2, HSF3).
Czynniki

szoku

termicznego

różnią

się

funkcjonalnością, np.:

 HSF1 odpowiada za indukcję odpowiedzi szoku
termicznego,

 HSF2 jest aktywowany podczas specyficznych
etapów rozwoju i różnicowania komórek.

W zależności od wielkości wyróżnia się pięć klas
białek szoku cieplnego (HSP):

 Hsp 110 - białko to znajduje się w jądrze
komórkowym
i produkowane jest jedynie przez komórki
ssaków. Sugerowano, że hsp 110 może odgrywać
pewną

rolą

w odnowie aktywności jądra komórkowego,

  Hsp  90  -  białko  to  związane  jest  z  receptorami
hormonalnymi  oraz  z  co  najmniej  dwoma
białkami związanymi z glukozą. Białko to wywiera
głównie  działanie  ochronne  poprzez  różnorodne
typy  interakcji  z  białkami,  które  nie  wymagają
hydrolizy  ATP.  Jest  ono  obecne  także  w
komórkach  nie  eksponowanych  na  czynniki
stresowe,  jednakże  jego  stężenie  może  wzrosnąć
nawet  pięciokrotnie  w  wyniku  zadziałania  stresu
cieplnego.  Hsp  90  współdziała  z  niektórymi
receptorami  dla  hormonów  steroidowych  i
kinazami białkowymi.

 Hsp 70 - w skład rodziny hsp 70 wchodzi 21
białek.

Jedno

  z  tych  białek  -  HSP  73  jest  jednym  z  genów,  do
którego  ekspresji  dochodzi  na  wczesnym  etapie
zarodkowym  w  czasie  aktywacji  genomu  zygoty.
Inne

białko

tej

grupy

HSP

w zwiększa swoją ekspresję w warunkach stresu
oraz
w odpowiedzi na transfekcję onkogenów,

  Hsp  o  średniej  masie  cząsteczkowej  -  do  ich
ekspresji  na  niewielkim  poziomie  dochodzi  w
mitochondriach  i  błonach  komórkowych  w
warunkach nieobecności czynników stresowych,

  Hsp  o  niskiej  masie  cząsteczkowej  -  tworzą
różnorodną  grupę,  włączając  oksygenazę  hemu,
statminę  oraz  mały  polipeptyd  -  ubikwitynę,
białka

odgrywające

rolę

w nie lizosomalnym procesie usuwania
agregatów zdenaturowanych białek.

Białka opiekuńcze asystują przy:

 replikacji i transkrypcji DNA ,

 prawidłowym fałdowaniu się nowych białek i ich
transporcie do organelli,

 wydzielaniu białek poza komórkę i transporcie
substancji do jej wnętrza,

 biorą udział w rozbijaniu agregatów białkowych
, aktywacji receptorów i degradacji białek,

 umożliwiają także funkcjonowanie tzw.
kompleksów MHC,

 odpowiedzialnych za prawidłowe reakcje układu
odpornościowego.

Regulacja ekspresji genów przez hormony
steroidowe

Znaczącą  rolę  w  regulacji  ekspresji  genów
odgrywają  hormony  steroidowe,  które  wpływają
na wzrost i różnicowanie się komórek u wyższych
organizmów eukariotycznych. Sygnał hormonalny
(ligand)  przekazywany  jest  do  genu  docelowego
przez  receptory  wewnątrzkomórkowe.  Wiązanie
ligand  do  odpowiedniego  receptora  uruchamia
interakcję

tak

powstaego

kompleksu

charakterystyczną regulatorową sekwencją DNA
w

genie

docelowym,

zwaną

elementem

odpowiedzi

hormonalnej

(HRE,

Hormon

Response  Element).  Receptor  związany  z
ligandem  ułatwia  tworzenie  się  kompleksu
  z  innymi  czynnikami  transkrypcyjnymi  i
stymuluje transkrypcję.

Elementy odpowiedzi na hormon regulują
ekspresję sąsiadujących genów oraz inne miejsca
kontroli transkrypcji
HRE dzieli się na 4 klasy:

 GRE – element odpowiedzi glikokortykoidów,
wiąże on też receptory AR, PR, MR;

 ERM – element odpowiedzi estradiolu;

 TRE – element odpowiedzi hormonu tarczycy,
do którego dołącz się również receptor RAR;

 DRE – ostatnią grupę stanowi sekwencja, która
wiąże „receptory sieroce” (receptory białek o
nieznanej

funkcji

i ligandach).

Podczas

nieobecności

liganda

większość

receptorów ER, PR, AR zlokalizowanych jest w
cytoplaźmie,

kompleks

receptor-hormon

migruje do jądra komórkowego, aby modulować
ekspresję genów. Pewna ilość receptorów
występuje

też

  w  jądrze,  niezależnie  od  obecności  hormonu.
Receptory  GR,  MR,  TR,  RAR  występują  w  jądrze
niezależnie od obecności ligand.
Receptory  jądrowe  hormonów  steroidowych  są
typowym przykładem białek transregulatorowych
transkrypcji. Umożliwiają one interakcję z innymi
białkami,

zwłaszcza

  z  uniwersalnymi  czynnikami  transkrypcyjnym
(polimeraza
RNA  II  i  czynnikTFII)  i  działa  stabilizująco  na
czynniki  wiążące  w  pobliżu  promotora.  Ten
sposób

interakcji

cząsteczek

steroidowych

receptorów

jądrowych

nazywa

się

transaktywacją.

Document Outline