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. Присутствие антител класса G к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (сHSP60) характеризует персистирующее течение хламидиоза. Так как белки теплового шока производятся организмом только в специфических ситуациях, они имеют ряд отличий от продуцируемых нормально соединений.
Что такое белки теплового шока (БТШ70)
- «Это не то лекарство, которое поднимет Лазаря»: правда о разработке «от всех видов рака»
- Клиническая Нефрология » Защитное действие белков теплового шока при заболеваниях почек
- Общая информация
- Новый подход в борьбе с деменцией: как белки теплового шока могут помочь | 27.03.2024 | Крым.Ньюз
Найден ген, отвечающий за тяжесть инсульта
Учёный пояснил, что сама конструкция состоит из человеческого белка теплового шока, который встраивается в геном животного – в область молочного промотора. Для справки: Белки теплового шока (Hsp 70) могут использоваться для коррекции нейродегенеративных заболеваний, а также последствий инсультов, инфарктов и нарушений периферического кровообращения. Белки теплового шока (БТШ), называемые также шапероны, являются ответом опухолевых клеток на условия стресса.
Применение белков теплового шока в клинической онкологии
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. Angewandte Chemie International ed.
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. Однако, к сожалению, не все так просто, как хотелось бы. В организме C. Судя по всему, активность этих нейронов и механизм обратной связи позволяют клеткам и тканям активировать белки теплового шока согласно их конкретным нуждам. Дело в том, что для различных тканей характерна разная активность биосинтеза белков, а также отличающиеся выраженность и характер внешних воздействий.
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 ]. У всех эукариотических организмов в состоянии покоя HSF1 находится в мономерном, связанном с Hsp90 состоянии. В ответ на стресс HSF1 освобождается от Hsp90, тримеризуется, фосфорилируется, транслоцируется в ядро и запускает транскрипцию стресс-индуцируемых генов hsp [ 141 ]. Старение организма и развитие конформационных заболеваний сопровождаются пониженным уровнем экспрессии и активности HSF1, а значит и сниженной способностью нейронов противостоять токсическим повреждениям и нейродегенерации [ 8 ]. Следовательно, для мобилизации защитных механизмов требуется активация HSF1. Поэтому поиск безопасных малых молекул-индукторов HSF1 является приоритетной задачей современной биомедицины. Одним из первых изученных активаторов HSF1 стал ингибитор Hsp90, антибиотик гелданамицин. Однако возможность применения гелданамицина в терапии конформационных заболеваний лимитирована его низкой растворимостью и слабой проходимостью через гематоэнцефалический барьер [ 144 ]. Другой активатор HSF1, аримокломол, лишен недостатков, свойственных гелданамицину, и поэтому проходит клинические испытания в качестве потенциального терапевтического агента для лечения АЛС [ 145 ]. Механизм действия аримокломола основан на его способности продлевать время пребывания HSF1 в связанном с ДНК состоянии и, таким образом, приводить к возрастанию экспрессии Hsp70 и других стресс-индуцируемых шаперонов. Однако терапевтическая эффективность аримокломола для лечения людей, страдающих АЛС, пока не доказана, хотя подтверждена его безопасность и хорошая переносимость даже при ежедневном приеме в течение 12 месяцев [ 146 ]. Растительный препарат селастрол, длительное время применяемый в традиционной китайской медицине, также способен увеличивать содержание HSPs в нейронах за счет активации фосфорилирования HSF1. Терапия селастролом приводит к замедлению процесса нейродегенерации в различных моделях БП [ 147 , 148 ]. Однако, несмотря на многообещающие нейропротективные эффекты, некоторые исследования свидетельствуют о негативном влиянии селастрола на работу печени и почек у экспериментальных животных, а также его токсичности у людей [ 144 , 149 ].
С ними мы скрещиваем других животных, у которых такая генетическая модель, которая приводит к повышенной выработке белков теплового шока. Их потомство будет иметь в себе и те или иные признаки. И вот именно у них мы будем стараться найти, что переборет», пояснил эксперт. Предварительные результаты можно будет ожидать осенью текущего года.
Низкий уровень белка теплового шока защитил медведей от тромбоза во время спячки
McIntyre C. Molvarec A. Park B. Rozhkova E. Vinokurov M. Zanotto-Filho A. Эндотоксины липополисахариды LPS играют важную роль в грамотрицательном сепсисе и других заболеваниях [8]. Поступая в кровь, LPS взаимодействуют с клетками-мишенями, что приводит к образованию рецепторного комплекса в мембране клеток [10].
Y et al. Cell Physiol. Weeks S. Yoo Y.
Общие положения Настоящее Соглашение в соответствии с п. В соответствии с действующим законодательством РФ в части соблюдения авторского права на электронные информационные ресурсы, материалы сайта, электронного журнала или проекта не могут быть воспроизведены полностью или частично в любой форме электронной или печатной без предварительного согласия авторов и редакции журнала. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале, которое может быть выражено путем размещения соответствующего разрешения открытой лицензии Creative Commons Attribution International CC BY в соответствующем разделе сайта Журнала. При использовании опубликованных материалов в контексте других документов необходима ссылка на первоисточник.
Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций Роскомнадзор. Термины, используемые в Соглашении Автор — физическое лицо лица , творческим трудом которого которых создана Статья. Журнал — научный журнал "Вопросы онкологии". Метаданные Статьи — материалы на русском и английском языках, предназначенные для включения в базы данных научного цитирования в соответствии с оригинальной версией Статьи: название статьи; сведения об авторах фамилия, имя, отчество автора авторов полностью, место работы каждого автора с указанием почтового адреса, контактная информация e-mail для каждого автора; аннотация; ключевые слова; тематический рубрикатор: УДК либо другие библиотечно-библиографические классификационные и предметные индексы; библиографический список список ссылок.
Публикация — размещение Статьи в Журнале. 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.
Их потомство будет иметь в себе и те или иные признаки. И вот именно у них мы будем стараться найти, что переборет», пояснил эксперт. Предварительные результаты можно будет ожидать осенью текущего года.
Cisplatin abrogates the geldanamycin-induced heat shock response. Mol Cancer Ther 2008; 7 10 : 3256—64.
Binding of benzoquinoid ansamycins to p100 correlates with their ability to deplete the erbB2 gene product p185. Biochem Biophys Res Commun 1994; 30; 201 3 : 1313—29. J Clin Oncol 2007; 25 34 : 5410—7. Neckers L. Hsp90 inhibitors as novel cancer chemotherapeutic agents. Trends Mol Med 2002; 8: 55—61.
Oki Y, Younes A. Heat shock protein-based cancer vaccines. Expert Rev Vaccines 2004; 3: 403—11. Heat shock proteins gp96 and hsp70 activate the release of nitric oxide by APCs. J Immunol 2002; 168: 2997—3003. Parmiani G.
Cancer regression and autoimmunity induced by cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 blockade in patients with metastatic melanoma. Picard D. Chaperoning steroid hormone action. Trends Endocrin Metab 2006; 17 6 : 229—35. Antitumor activity in melanoma and anti-self response in a phase I trial with anti-cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4 monoclonal antibody CP-675. J Clin Oncol 2005; 23: 8968—77.
The treatment of relapsed and refractory multiple myeloma. ASH Education Book 2007; 1: 317—23. Potentiation of paclitaxel activity by the HSP90 inhibitor 17-allylamino-17-demethoxygeldanamycin in human ovarian carcinoma cell lines with high levels of activated AKT. Mol Cancer Ther 2006; 5 5 : 1197—208. Modulation of Akt kinase activity by binding to Hsp90. Herbimycin A induces the 20S proteasome- and ubiquitin-dependent degradation of receptor tyrosine kinases.
J Biol Chem 1995; 270 28 : 16 580—7. Sharp S, Workman P. Inhibitors of the HSP90 molecular chaperone: current status. Adv Cancer Res 2006; 95: 323—48. Solit DB, Chiosis G. Development and application of Hsp90 inhibitors.
Белки теплового шока
Данные белки cHSP60 Chlamydiatra chomatis смешиваются с активно продуцирующимися собственными белками теплового шока cHSP60 человека, что может привести к аутоиммунной реакции. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапе транскрипции. 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.
Как российские ученые работали над новым методом лечения болезни Альцгеймера?
В основе механизма работы малых белков теплового шока лежит связывание гидрофобных участков расплавленной глобулы, экспонированных на ее поверхности. В обзоре представлены современные данные о роли протеасомной системы и белков теплового шока при злокачественных новообразованиях, а также механизм взаимодействия этих систем в клетке. БЕЛКИ ТЕПЛОВОГО ШОКА (шапероны), семейство специализированных внутриклеточных белков. Белки теплового шока называют белками стресса, так как повышение экспрессии соответствующих генов часто наблюдается при ответе на стресс. "Белка теплового шока".
БЕЛКИ́ ТЕПЛОВО́ГО ШО́КА
Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируются на этапе транскрипции и являются универсальными молекулярными шаперонами от англ. Chaperon — сопровождать , т. Основной функцией HSP считается контроль образования новых белков и формирование их третичной структуры фолдинг. Связываясь с растущими пептидными цепями на рибосоме, HSP предотвращают их неспецифическую агрегацию, предохраняют от преждевременного протеолитического распада и способствуют правильному и своевременному сворачиванию полипептида в третичную структуру. HSP также связывают измененные белки или белки, третичная структура которых уже сформировалась неправильно, защищая клетку от их воздействия. Клетки-сателлиты — это стволовые клетки мышечного происхождения, ответственные за развитие и обновление миоволокон. В состоянии покоя SCs остаются неподвижными, готовыми к активации, и обеспечивают дифференцировку для создания новых миоядер к существующим мышечным волокнам или генерируют новые мышечные волокна. В здоровой мышце это может привести к уплотнению мышечной ткани и общему улучшению качества мышц.
В атрофированной мышце изменение структуры мышцы может привести к гипертрофической реакции, обращающей атрофию вспять. Однако не только мышца реагирует на сигнальные молекулы. Также было задокументировано, что фасциальный слой реконструирует себя в ответ на тепловые и механические раздражители. Heat shock factor — фактор теплового шока. При стрессорном воздействии HSF отделяется от HSP, приобретает ДНК-связывающую активность и накапливается в ядре, где активирует транскрипцию новых шаперонов и подавляет транскрипцию других генов. Белки теплового шока принимают участие в транспортировке белковых молекул через мембраны митохондрий и ядерную оболочку в процессинге белков до антигенных пептидов и их связывании с молекулами главного комплекса гистосовместимости Major histocompatibility complex — MHC 1-го класса. Взаимодействуя с микротрубочками и микрофиламентами, HSP стабилизирует цитоскелет, что увеличивает устойчивость клетки к механическому повреждению, денатурации и агрегации белков клетки.
HPS70 — семейство белков с молекулярной массой около 70 кДа, наиболее распространенные. Высокомолекулярные HPS, представителем которых является gp1102. Функционально это белки-шапероны, играют роль в реализации апоптоза и реорганизации микрофиламентов, участвуют в сокращении мускулатуры. Таким образом, вместе с мышечными сокращениями тепло может еще больше повысить уровень высвобождаемого HSP. Кроме того, основной эффект синхронизированного радиочастотного нагрева тканей можно увидеть в фасциальном каркасе. Фасциальный каркас в основном состоит из коллагена и эластина, которые, как известно, чувствительны к нагреву. Следовательно, нагревание до адекватных температур может вызвать восстановление коллагена и эластина в фасциальном каркасе, что приводит к повышению его эластичности и плотности.
Миогенез скелетных мышц — это процесс образования мышечной ткани, управляемый множеством различных внутренних и внешних факторов. На ранних стадиях миогенеза моноядерные миогенные клетки делятся митотически, затем выходят из клеточного цикла, становясь миобластами, в последствии сливаясь в многоядерные миотрубки, которые дифференцируются во взрослые мышечные волокна. Исследования, проведенные Sugiyama et al. Экспрессия HSPB2 и HSPB3 наблюдалась во время мышечной дифференцировки под контролем MyoD, что позволяет предположить, что они представляют собой дополнительную систему, жестко регулируемую миогенной программой, тесно связанной с мышечной дифференцировкой. Также стоит отметить, что в миобластах HSPB1 не наблюдалось, что позволяет предположить возможное участие этих sHSP в начальной организации сборки миофибрилл в миотрубках. В скелетных мышцах взрослого человека HSPB5 экспрессировался в медленных и быстрых мышцах и локализовался в Z-полосах3. Участие sHSP в миогенезе было исследовано на модельном организме — Danio rerio рыбка данио с использованием «нокдауна» HSPB1 с морфолино-антисмысловыми олигонуклеотидами в развивающихся эмбрионах рыбок данио.
Энгельгардта на базе Института биологии гена. Финальный этап конструирования выполнит компания-партнёр «Евроген». Задача на этот год — получить и прогенотипировать такое животное, после чего сможем приступить к следующему этапу — технологии выделения в чистом виде белка теплового шока, его верификации и фармакологическим исследованиям для фармацевтических целей, — подчеркнул профессор Покровский. Отвечая на вопрос заместителя директора по науке, главного научного сотрудника ФГБНУ «ВНИВИ патологии, фармакологии и терапии» Вячеслава Котарева, учёные пояснили, почему для реализации проекта были выбраны именно кролики. В частности, директор объединённого центра генетических технологий НИУ «БелГУ» Алексей Дейкин отметил, что выбор животного-продуцента рекомбинантного белка зависит от потребностей в его объёме. Поскольку речь идёт о получении белка для особого класса нейропротекторных препаратов, учёные рассчитали, что достаточно ограничиться его получением от кролика.
По словам заместителя директора института по научной работе, члена-корреспондента РАН, доктора медицинских наук, профессора Андрея Симбирцева, это принципиально новое средство для лечения злокачественных опухолей, полученное с помощью биотехнологий. Ученые рассчитывают, что оно поможет людям с неизлечимыми сегодня опухолями. Особо отмечается, что успеха в создании препарата удалось достигнуть с помощью космического эксперимента. Симбирцев рассказал, что «Белок теплового шока» — молекула, которая синтезируется любыми клетками организма человека в ответ на различные стрессорные воздействия. Позже выяснилось, что помимо этого он обладает уникальным свойством — помогает клетке показывать свои опухолевые антигены иммунной системе и тем самым усиливает противоопухолевый иммунный ответ», — объяснил ученый, добавив, что исследователям удалось выработать механизм, позволяющий производить противораковый белок в неограниченном количестве. Примечательно то, что впервые произвести кристалл БТШ удалось лишь в условиях невесомости. Эксперимент на орбите состоялся в 2015 году. За шесть месяцев полета в трубочках сформировались идеальные кристаллы. Они были спущены на землю и проанализированы в России и Японии там есть сверхмощное оборудование для рентгеноструктурного анализа », — рассказал профессор.
Эндотоксины липополисахариды LPS играют важную роль в грамотрицательном сепсисе и других заболеваниях [8]. Поступая в кровь, LPS взаимодействуют с клетками-мишенями, что приводит к образованию рецепторного комплекса в мембране клеток [10]. Далее сигнал от этого комплекса передается через сигнальные пути к факторам транскрипции клеток. После этого развивается клеточный ответ, который характеризуется увеличением генерации активных форм кислорода АФК , факторов адгезии, синтезом провоспалительных цитокинов [2]. При сепсисе и других воспалительных заболеваниях происходит увеличение синтеза и секреции белков теплового шока, в том числе белка теплового шока с молекулярной массой 70 кДа HSP70 , увеличивается их концентрация в крови [9]. HSP70 играет важную роль в механизме защиты организма от теплового и других видов стресса. В данной работе исследовано действие HSP70 на внутриклеточные сигнальные пути, участвующие в генерации АФК фагоцитами крови нейтрофилами и моноцитами , при действии LPS. HSP70 получали, как описано в [11].
Снижение активности белка теплового шока привело к удлинению клеток
Конститутивный цитоплазматический член семейства HSP70 — белок Hsc70 — выполняет множество функций, связанных с поддержанием нормальной жизни клетки. Hsc70 осуществляет фолдинг новосинтезированных полипептидов в цитоплазме, помогая принять функционально-активную структуру огромному разнообразию белков [ 57 ]. Hsc70 способен выступать челноком между цитоплазмой и ядром и с помощью АТФ транспортировать белки между этими компартментами [ 58 ]. Недостаточное содержание Hsc70 в цитоплазме останавливает процесс убиквитинирования белков с нарушенной структурой и затрудняет их последующую протеасомную деградацию [ 59 ].
Немаловажную роль Hsc70 играет в процессах шаперон-опосредованной аутофагии, ведь именно он направляет неправильно свернутые белки в лизосомы для деградации. В случае если в клетке присутствуют белковые агрегаты или поврежденные органеллы, Hsc70 запускает процесс их селективной макроаутофагии в фагосомах [ 60 ]. Помимо участия в процессах фолдинга и деградации белков, Hsc70 играет роль в процессах клатрин-опосредованного эндоцитоза, презентации антигена, регуляции гематопоэза и других физиологических функций клетки и целого организма [ 45 ].
Grp78 отвечает за фолдинг и рефолдинг белков, поступающих в ЭПР, контролирует кальциевый баланс клетки. Важной функцией Grp78 является его участие в запуске реакции, известной как стресс ЭПР unfolded protein response , вызываемой накоплением в клетке поврежденных белков с открытыми гидрофобными сайтами в результате действия различных стрессорных факторов [ 61 ]. Развитие стресса ЭПР характеризуется увеличением экспрессии Grp78 и Grp94 член семейства HSP90 , участвующих в ремонте поврежденных белков, подавлении процесса трансляции и запуске деградации поврежденных белков при участии УПС [ 62 ].
Таким образом, стресс ЭПР может рассматриваться как защитная реакция, направленная на восстановление нормальных функций белков, работающих в ЭПР. Сигналами для активации шаперона-резидента митохондрий mtHsp70 или морталина являются недостаток глюкозы, нарушение баланса кальция и тиреоидных гормонов. Функции морталина не ограничиваются его вовлечением в разнообразные базовые процессы, происходящие в митохондриях, в частности, фолдингом новосинтезированных митохондриальных пре-протеинов, а включают также импорт и экспорт белковых молекул в различных клеточных компартментах, процессинг антигенов, интернализацию рецепторов, ингибирование процесса апоптоза.
В условиях клеточного стресса морталин способен взаимодействовать с белком-активатором апоптоза p53 и инактивировать его [ 63 ]. Функционально активная форма mtHsp70 должна быть фосфорилирована по определенным сайтам, и нарушения процесса правильного фосфорилирования этого шаперона связывают с развитием БА и других конформационных заболеваний [ 64 ]. В человеческом геноме идентифицировано 10 членов этого семейства, которые разделены на два класса в соответствии с их свойствами и функциями.
Эти белки являются стресс-индуцируемыми и играют большую роль в выживании клеток при действии стрессорных стимулов [ 65 ]. Так, Hsp27 образует стабильные димеры, которые, в свою очередь, могут агрегировать и формировать нестабильные олигомеры с большой молекулярной массой [ 67 ]. Эффективность олигомеризации зависит от физиологических условий, в которых находится клетка: стресс например, тепловой шок приводит к увеличению степени фосфорилирования Hsp27, что активирует процесс его олигомеризации.
Вероятно, степень олигомеризации определяет шаперонную активность: крупные олигомеры обладают высокой шаперонной активностью, в то время как димеры совсем ее не имеют [ 68 ]. Шаперонная активность малых белков теплового шока увеличивается при возрастании температуры окружающей среды [ 69 ]. Существует два типа взаимодействия этих шаперонов с неправильно свернутыми белками — обратимая относительно слабая связь, помогающая субстрату принять нативную конформацию, и необратимое взаимодействие, позволяющее сохранить предшественники белковых агрегатов в растворимом состоянии [ 70 ].
Взаимодействие sHSPs с белком-клиентом определяет судьбу последнего — фолдинг или протеолиз посредством аутофагии или протеасомной деградации. Распространенность этих заболеваний увеличивается с возрастом и может существенно возрасти в развитых странах в ближайшую четверть века в связи ожидаемым дальнейшим увеличением продолжительности жизни [ 74 ]. Это указывает на социальную значимость конформационных болезней.
Общим для этой группы заболеваний является медленно прогрессирующая гибель определенных групп нервных клеток и постепенно нарастающая атрофия соответствующих отделов мозга, ведущая к различным неврологическим симптомам. Олигомерные белки способны распространяться между клетками из областей начальной уязвимости в отдаленные районы мозга по мере развития болезни. Но на этом все не кончается, вновь формируемые олигомерные молекулы агрегируют между собой и образуют либо амилоидную фибриллу, либо агрегаты.
Несмотря на то, что причины неправильной укладки полипептидных цепей в каждом заболевании свои, а агрегируют различные по структуре и функциям белки, следствие всегда одно — токсичность конформационно-дефектных белков, приводящая к развитию обширной нейродегенерации. Ключевое значение в предотвращении образования белков с неправильной укладкой играют белки теплового шока HSP70 и sHSPs. БП относится к числу хронических постепенно прогрессирующих заболеваний и может развиваться в течение длительного времени 20—30 лет без проявления моторных симптомов, то есть в доклинической стадии.
Клинически значимыми симптомами БП являются брадикинезия, мышечная ригидность и тремор покоя, которым могут сопутствовать нарушения сна, психо-эмоциональные расстройства и когнитивный дефицит [ 77 — 79 ]. Проявление моторных и немоторных симптомов при БП связано с развитием нейродегенеративного процесса как в нигростриатной системе, регулирующей моторную функцию, так и за ее пределами. БП до сих пор относится к числу неизлечимых заболеваний.
Причины неизлечимости — поздняя постановка диагноза, когда основная часть ДА-ергических нейронов в кчЧС погибла, и отсутствие патогенетически обоснованной терапии. Современные методы лечения БП направлены на устранение или ослабление моторных нарушений путем увеличения уровня ДА с помощью препарата леводопа, содержащего предшественник дофамина L-диоксифенилаланин, или повышения чувствительности рецепторов к ДА в головном мозге. Однако такое лечение не может остановить или хотя бы замедлить неизбежное прогрессирование патологического процесса [ 84 ].
Поэтому одной из глобальных проблем современной биомедицины является разработка новых технологий ранней диагностики БП и терапевтических препаратов, нацеленных на предупреждение или замедление дегенерации нейронов головного мозга, а не на элиминацию внешних проявлений БП [ 85 , 86 ]. 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 ].
Роль как шаперон Некоторые белки теплового шока действуют как внутриклеточные шапероны для других белков. Они играют важную роль во взаимодействиях белок-белок, таких как сворачивание, и помогают в установлении правильной конформации белка формы и предотвращении нежелательной агрегации белка. Помогая стабилизировать частично развернутые белки, HSP помогают транспортировать белки через мембраны внутри клетки. Некоторые члены семейства HSP экспрессируются на низких или умеренных уровнях во всех организмах из-за их важной роли в поддержании белков. Управление Белки теплового шока также возникают в нестрессовых условиях, просто «отслеживая» белки клетки. Некоторые примеры их роли в качестве «мониторов» заключаются в том, что они переносят старые белки в «мусорную корзину» клетки протеасома и помогают правильно складываться вновь синтезируемым белкам.
Эти действия являются частью собственной системы восстановления клетки, называемой «клеточной стрессовой реакцией» или «реакцией на тепловой шок». В последнее время было проведено несколько исследований, которые предполагают корреляцию между HSP и двухчастотным ультразвуком, что продемонстрировано при использовании аппарата LDM-MED. Белки теплового шока, по-видимому, более подвержены саморазложению, чем другие белки, из-за медленного протеолитического действия на самих себя. Сердечно-сосудистая система Тепловой шок белки, по-видимому, играют важную роль в сердечно-сосудистой системе. Сообщалось, что Hsp90, hsp70, hsp27 , hsp20 и альфа-B-кристаллин играют роль в сердечно-сосудистой системе. Hsp90 связывает оба эндотелиальная синтаза оксида азота и растворимая гуанилатциклаза , 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 запасов Gata4 может приводить к снижению уровней транскриптов hspb7 и hspb12, и это может приводить к сердечным миопатиям у эмбрионов рыбок данио, как наблюдали Габриэль и др. 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 сокращений женщин.
Hsp27 участвует в миграции 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, главным образом hsp70 , hsp90 , gp96 и кальретикулин , и их сайты связывания пептидов были идентифицированы.
Эти сигналы преодолевают барьер нервно-мышечного соединения и передаются мышце, которая вынуждена сокращаться. Этот процесс обходит произвольное намерение мозга, вызывая принудительное сокращение с помощью электрической стимуляции. Стимулы HIFES повторяются с такой частотой, что лицевые мышцы не могут расслабляться в промежутках между отдельными импульсами. Поскольку мышца не может расслабиться при дополнительных раздражителях, она вынуждена сокращаться еще больше, что постоянно увеличивает силу сокращения с каждым дополнительным сигналом. Правильный выбор этих двух факторов напряженность электрического поля и частота приводит к так называемому супрамаксимальному сокращению, запускающему деление миоядер, что увеличивает плотность мышечного волокна1.
Белки теплового шока и клетки-сателлиты: физиология Исследования, проведенные на скелетных мышцах, показали, что белки теплового шока HSP и клетки-сателлиты SCs могут активироваться при интенсивных мышечных нагрузках в ответ на применяемые стимулы. Белки теплового шока — это класс функционально сходных белков, экспрессия которых возрастает при повышении температуры или при других стресс-воздействиях на клетку. Тепловым шоком является реакция клеток и систем на температуру, превышающую нормальные для организма показатели. Белки теплового шока являются основными молекулярными маркерами как непосредственно теплового шока, так и практически любого экзогенного стресса. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируются на этапе транскрипции и являются универсальными молекулярными шаперонами от англ. Chaperon — сопровождать , т. Основной функцией HSP считается контроль образования новых белков и формирование их третичной структуры фолдинг. Связываясь с растущими пептидными цепями на рибосоме, HSP предотвращают их неспецифическую агрегацию, предохраняют от преждевременного протеолитического распада и способствуют правильному и своевременному сворачиванию полипептида в третичную структуру. HSP также связывают измененные белки или белки, третичная структура которых уже сформировалась неправильно, защищая клетку от их воздействия.
Клетки-сателлиты — это стволовые клетки мышечного происхождения, ответственные за развитие и обновление миоволокон. В состоянии покоя SCs остаются неподвижными, готовыми к активации, и обеспечивают дифференцировку для создания новых миоядер к существующим мышечным волокнам или генерируют новые мышечные волокна. В здоровой мышце это может привести к уплотнению мышечной ткани и общему улучшению качества мышц. В атрофированной мышце изменение структуры мышцы может привести к гипертрофической реакции, обращающей атрофию вспять. Однако не только мышца реагирует на сигнальные молекулы. Также было задокументировано, что фасциальный слой реконструирует себя в ответ на тепловые и механические раздражители. Heat shock factor — фактор теплового шока. При стрессорном воздействии HSF отделяется от HSP, приобретает ДНК-связывающую активность и накапливается в ядре, где активирует транскрипцию новых шаперонов и подавляет транскрипцию других генов. Белки теплового шока принимают участие в транспортировке белковых молекул через мембраны митохондрий и ядерную оболочку в процессинге белков до антигенных пептидов и их связывании с молекулами главного комплекса гистосовместимости Major histocompatibility complex — MHC 1-го класса.
Взаимодействуя с микротрубочками и микрофиламентами, HSP стабилизирует цитоскелет, что увеличивает устойчивость клетки к механическому повреждению, денатурации и агрегации белков клетки. HPS70 — семейство белков с молекулярной массой около 70 кДа, наиболее распространенные. Высокомолекулярные HPS, представителем которых является gp1102. Функционально это белки-шапероны, играют роль в реализации апоптоза и реорганизации микрофиламентов, участвуют в сокращении мускулатуры. Таким образом, вместе с мышечными сокращениями тепло может еще больше повысить уровень высвобождаемого HSP. Кроме того, основной эффект синхронизированного радиочастотного нагрева тканей можно увидеть в фасциальном каркасе.
Так что до недавнего времени было неясно, как можно на отдельных клетках изучать сложный многоуровневый процесс старения целостного организма. Решение этой проблемы подсказали результаты недавно опубликованной работы , согласно которым возраст человека довольно точно отражает так называемый транскриптом — совокупность всех молекул РНК , синтезируемых клеткой на данный момент. Для тех, кто забыл: рибонуклеиновая кислота РНК — ближайшая «родственница» ДНК — служит матрицей для синтеза белка и выполняет ряд других служебных функций, а множество разнообразных некодирующих РНК являются главными регуляторами генов и генетических ансамблей. Поэтому исследователи из крупнейшего в Европе медицинского университета — шведского Каролинского института, обратились к базе данных проекта Genotype-Tissue Expression , содержащей набор транскриптомов тканей доноров разного пола и возраста. С помощью методов машинного обучения они создали компьютерный алгоритм, способный различить «молодой» и «старый» транскриптомы, а также оценить геропротекторный потенциал тех или иных веществ при их воздействии на клетку. Применив этот инструмент к результатам экспериментов по воздействию на культуры клеток человека 1309 различных соединений, им удалось выявить три десятка кандидатов в геропротекторы, в том числе ранее известные. Все кандидатные вещества были испытаны на все тех же нематодах круглых червях C. 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.