U  wszystkich  organizmów 
żywych  w  odpowiedzi  na 
reakcje stresowe dochodzi do 
indukcji 

syntezy 

grupy 

polipeptydów. 
Ponieważ 

odkrycia 

tego 

dokonano  w  związku  ze 
zjawiskiem 

hipertermii, 

opisywane  peptydy  zostały 
nazwane 

białkami 

szoku 

cieplnego.

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 z 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  z  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  z  tej  grupy  -  HSP  72  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.

Dużą  grupę  białek  szoku  cieplnego 
tworzą 
tzw. białka chaperonowe.

Białka opiekuńcze (chaperony) to 
białka 

uczestniczące 

w 

wielu 

procesach  komórkowych,  związanych 
głównie
 

z 

utrzymaniem 

odpowiedniej 

konformacji  oddziałujących  z  nimi 
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 

powstałego 

kompleksu 

z 

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 dołącza 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, a 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, 

a 

zwłaszcza

  z  uniwersalnymi  czynnikami  transkrypcyjnymi 
(polimeraza
RNA  II  i  czynnikTFII)  i  działają  stabilizująco  na 
czynniki wiążące w pobliżu promotora. Ten sposób 
interakcji  cząsteczek  steroidowych  receptorów 
jądrowych nazywa się transaktywacją.

Wykonały:

Marta Bienasz

Jolanta Gutowska

Justyna Lipińska