热休克蛋白hsp70

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1、实用标准文案1、热休克蛋白的发现热休克蛋白最初是在果蝇中发现的。 早在1962年Ritossa把25 C下培养的果蝇幼 虫无意间置于32 C的环境中30min后在其巨大唾液腺染色体上发现了 3个新的 膨突,说明该区域基因转录增强,可能在热休克时有某种蛋白合成的增加。人们将该现象称为热休克反应。1974年Tissieres等用SDS凝胶电泳技术和放射自显 影技术首次证明,热休克反应产生一组特殊的蛋白质,即热“休克蛋白”。近年研究表明,HSP的生成,不仅见于果蝇,而且是普遍存在于从细菌直至人类的整 个生物界(包括植物和动物)的一种现象2热休克蛋白的分类及特性热休克蛋白按照蛋白的大小共分为以下几个家

2、族,分别为HSP100,HSP90,HSP70,HSP60以及小分子热休克蛋白,每个家族各有很多成员。其中HSP70家族成员最多,共有21种蛋白质,是一组在进化上高度保守的应激蛋白。主要包括 HSP68、72、73。、HSC70、GRP75、78、80、Bip 等HSP70有许多重要的生物学特性:第一、存在的普遍性,从原核生物到真核生物都有表达。第二、高度的保守性,不同来源的HSP氨基酸序列有50%-90% 的同源性。第三、正常情况下 HSP70在细胞内表达水平很低,只有在应急条件 下,HSP70的合成才显著,以提高其本身的抗应急能力。第四、正常情况下HSP70 位于细胞浆内,只有当细胞受到应

3、急作用时,才迅速移入细胞核。3、HSP70的表达与调控随着研究的深入,人们发现真核生物 HSP70的转录需要三个步骤:在应急条件下,如热休克,导致热休克转录因子(HSTF)的激活。活化的HSTF与HSP70文档大全实用标准文案基因的HSE区域结合,从而诱导基因的转录。HSTF是一种蛋白质,HSE是位 于HSP70基因启动子TATA盒上游的一段保守序列,具有增强子的一些特性。HSP70可作为一种负性调节物来调节 HSP的表达:在正常情况下HSP70蛋白 与HSTF结合,以单体的形式存在,此时 HSTF的活性被抑制,不具有与 HSE 结合的能力。热应急条件下,细胞内大量增加的非稳定蛋白等与HSP7

4、0有高度的亲和力,可竞争性地结合 HSP70使大量的HSTF游离出来,形成三聚体,进 入细胞核【1】。HSTF三聚体与HSE快速、高效地结合,保证 HSP基因的高 效转录,从而HSP70蛋白的合成增多。当产生的 HSP70的水平到一定量,足 够结合HSTF的时候,使其活性降低,从而关闭热休克基因的表达 .1 陈劲松热休克蛋白的分子遗传学研究进展J 国外医学一遗传学分,2001 ,24 (3) 128 - 132.正常情况下HSP70的mRNA很不稳定,半衰期很短,只有 20min左右,而 在热应激下可长达几个小时之久。 HSP70 mRNA常温下的不稳定由mR2 NA 降解系统控制,而热应激影

5、响了系统的活性2 。热应激下细胞内其他的 mRNA 虽不被降解,但翻译停止,HSP70mRNA大量翻译。2 孙克年.能提高牛乳品质的饲料添加剂 J .中国奶牛4热休克蛋白70家族的功能4.1分子伴侣功能分子伴侣,是一类帮助新合成或解折叠蛋白质正确折叠和成功组装而本身非最终装配产物的组成蛋白,HSP70是目前发现的主要的分子伴侣之一,在细胞内分文档大全实用标准文案布最广,含量最大.HSP70主要从以下几个方面发挥其分子伴侣功能:一是保持新 合成蛋白的恰当构型,防止在正确的多聚体形成之前的错误折叠或聚集,二是帮助 蛋白质分子的跨膜运输,三是促进受损蛋白的恢复或降解,以维持细胞的功能HSP70发挥上

6、述功能可能与 HSP70自身ATP酶结构域或者G末端的EEVD 序列有关3 .HSP70以ATP依赖的方式结合未折叠多肽疏水区以保持其状态 , 再通过有控制的释放帮助其折叠,细胞内很多蛋白质合成后暂时与 HSP结合,保 持其伸展状态以利于穿过内质网或线粒体膜4。3 Mosser DD,Caro n A W and Bourget L. The Chapero ne Fu nction ofhsp70 Is Required for Protection against Stree-Induced ApoptosisJ.Mol. Cell Biol.,2000; 20: 7146-7159.4

7、李永和.牛奶成分的营养调控J .中国乳业4.2提高细胞的耐受性HSP70广泛存在于细胞中,与核仁和细胞膜结合,从而提高细胞对热 的耐受力,它可以维持细胞内的稳态它在细胞内的高表达可以显著改善 细胞的生存能力。例如,长期耐力试验后运动肌群中的HSP70含量明显 提高【5】。再如,微量注射HSP70单克隆抗体后细胞的热耐受性明显降 低【6】。王枫等人用硫酸镉诱导细胞 HSP70高表达,发现1小时后细胞 HSP70 mRNA水平显著升高;且其水平在一定程度与细胞耐受力呈正 相关【7】。由此可见,HSP70在细胞保护方面起着不可磨灭的作用。5 Currie RW. Tan guaru RM. Kin

8、gama JG. Heat-shock resp onse and limitation of tissue neerosis during occlusion/reperlusion inrabbit hearts J.Circulatio n. 1993.87(4):963-971.6 Riabowol KT. Mizzen IA. Welch WJ. Heat shock is lethal tofibroblasts microinjected with an tibodies aga inst HSP70J.Scie nee. 1998.242(3)433-4367 王枫,郭俊生.H

9、SP70高表达对K562细胞耐热力的影响J .中国公共卫生,2000 , 16:587 - 588.4.3抗细胞凋亡作用研究发现当机体处于不利条件下,如热应激能引起自身细胞的程序性死亡,即“细胞凋亡”。在1997年,Cabai发现细胞内HSP70水平的增 高可以减少细胞的凋亡,原因是阻断了信号通路从而抑制应激诱导的应 激激酶的活性【8】。8 Cabai VL , MerimAB ,MosserDD. et al . HSP70 pre2vent s activati on of st ress kin ase ,A no vel pathway ofcellular ther motolera

10、 nee J . J Biol Chem ,1997 ,272(29) :18033 - 18037.4.4抗氧化作用在应急条件下氧自由基增多,可使脂质氧化并且影响细胞膜系的通透性和流动性,从而对细胞及细胞器如线粒体、叶绿体等产生破坏。超氧 化物歧化酶(SOD )能将氧自由基歧化呈无毒的水,从而解除SOD对细胞的毒害作用。HSP70可以激活蛋白激酶C,增强蛋白酶的活性从而 促进ATP水解,刺激生成SOD.5、HSP70与气道慢性炎症在气道慢性炎症中,粘液的过度分泌显著加大了疾病的发生率和死亡率,成为重 要的危害因素之一。黏蛋白(MUC ),是黏液的主要成分。而HSP70参与MUC 的分泌过程,

11、从而了解了 HSP70在气道慢性炎症中的作用机理,可为气道慢性炎 症性疾病提供新的治疗方向 【9】。HSP70通过上调TNF2 a诱导MUC表达,研究发现发现HSP70可诱导TNF- a表达增加,TNF- a在慢性气道炎症黏液高分泌中也作为重要的炎症因子促进MUC的表达。首先,TNF- a通过一系列途径途径激活转录因子Sp21而促进MUC2和MUC5AC基因转录10 。TNF- a也能反式激活EGFR诱导MUC5AC基因表达增加11此外,TNF2 a还可在转录后水平调节MUC基因10 Kohri K, Ueki I F, Nadel J A, et al. Neutrophil elastas

12、e in ducesmucin p roducti on by liga nd2depe ndent ep idermal growth factor re2cep tor activati on J . Am J Physiol Lu ng CellMol Physiol, 2002,283 (9) : L5312L540.11 Lee CW, Lin CC,LinWN, et al. TNF2alpha inducesMMP29 ex2p ressio n via activation of Src /EGFR, PDGFR /PI3K/Akt cascadeand p romoti on

13、 of NF2kappaB /p300 binding in huma n trachealsmooth muscle cells J . Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2007, 292 :L7992812.HSP70还通过上调IL28从而影响气道炎症及气道黏液高分泌【12】研究发现 在气道损伤时,HSP70会被释放到气管内,并激活固有的或者特异性免疫应答。 Chase等13 利用外源性重组HSP72刺激人气道上皮细胞,结果发现 HSP72可 上调IL28的表达。IL28可募集并活化中性粒细胞,通过释放活性氧和TGF2 B,从 而加强EGFR信号通路,

14、导致MUC表达。最后HSP70还可最为分子伴侣参与MUC 的分泌过程13 ChaseMA, WheelerDS, Lierl KM, et al. Hsp72 in duces in flam2mation and regulates cytokine p roduction in airway ep itheliumthrough a TLR42 and NF2kappaB2depe ndent mecha nism J . J Im2mun ol, 2007, 179 (9) : 631826324.6、 HSP70抗肿瘤细胞凋亡作用细胞凋亡是细胞的程序性 “自杀”过程。HSP70家族对细

15、胞凋亡起到了保护的作用。 HSP70 作为分子伴侣在肿瘤细胞中优先大量表达,保护肿瘤免受大面积凋亡和坏死14 14Nyla ndskd J ,Bra nk K,J aattela I , et a1. Heat shockprote in 70 is required for the survivallf cann cer cellJ . Ann N YA cad Sci. 2000 ,926 :122 - 125.据报道以腺病毒为载体将反义HSP70基因转染到肿瘤细胞中可减少HSP70的 表达导致肿瘤细胞凋亡15 15 Dresses R ,Dls ner L ,Que ntin T , e

16、t al. Heat shockprote in 70 is able to preve nt heat shock - jn duced re2sista nee of t ragel cells to CTL J . J Immu nol ,2000 ,164 :2362 - 2371.但HSP70对于肿瘤细胞的作用十分复杂的在有些条件下, HSP70具有促肿瘤细 胞凋亡的作用,。Dressel R等发现用鼠HSP70基因转染人类黑色素瘤细胞后 导致HSP70过表达 促进了 CTL介导的肿瘤细胞凋亡16 16 Iosser D ,Caro n AW ,Bourgert L ,et al.

17、The chap ero nefun cti on of HSP70 is required for protect ion aga in stst ress - in ducedapoptosisJ . Mol Cell Biol ,2000 ,20(19) :7146 - 7159.6、HSP70与脑缺血6.1脑缺血后HSP70的调节及脑保护机制在脑缺血缺氧等应激条件下,由于A TP严重缺乏,HSP70的同系物 Ssb与HSF聚合生成HSF/ HSE复合物,使得HSF无法游离,最终导 致HSP70基因转录减少,故只有在供血情况下才可调节HSP70 mRNA的转录。同时由于缺少必要的能量物质

18、基础导致HSP70在缺血核心区表达被抑制。大量的实验表明,HSP70的高表达增加了神经细胞对缺血产生代 谢压力的抵抗力。HSP70主要是通过对抗内源性损伤因子的毒副作用 来提高对脑的保护。Choi等17 通过基因敲除小鼠的实验发现 HSP70的表达可增加SOD的 活性,从而减少氧自由基对脑的损害。17Choi S , Park K A , Lee H J , et al . Expression of Cu/ Zn SODprotein is suppressed in hsp 70. 1 kno ckout mice. J BiochemMol Biol , 2005,38 : 111211

19、4.Lai等18发现,HSP70能阻止兴奋性氨基酸与其受体结合,从而减 少了对脑细胞的毒性作用。18Lai Y, Du L , Dun smore K E , et al . Selectively in creas ingin ducible heat shock protein 70 via TAT2protein t ran sducti onprotect s neurons f rom nit rosative st ress and excitotoxicity. JNeurochem , 2005,94 : 3602366.此外HSP70对脑的保护作用还通过其分子伴侣作用和抗细胞

20、凋亡来实现的6.2 HSP70转基因治疗治疗脑缺血的方法有很多但目前主要都是药物治疗,但传统的药物治疗有很多缺陷,很多药物难以透过血脑屏障发挥作用,但通过HSP70转基因治疗可以克服这些缺点。基因治疗被认为是将来最有希望的治 疗脑缺血的方法之一。Lee等19用转猪HSP70 B基因小鼠来实验, 结果发现转基因小鼠多器官内HSP70的合成减轻了热休克引起的高 热、循环休克及脑缺血损伤程度。van der Weerd 等20对大脑中 动脉永久缺血后的HSP70过表达的转基因小鼠与野生型小鼠进行MRI对比研究,同样说明了转基因小鼠对脑缺血的损伤程度较轻。现在为止,基因治疗虽然被认为是将来最有希望的治

21、疗脑缺血的方法但目前仅在动物实验中取得一定成果,应用于临床仍有待进一步研究。19 Lee W C , Wen H C , Cha ng C P , et al . Heat shock protein72 overexpressi on protect s aga inst hypert hermia , circulatoryshock , and cerebral ischemia duri ng heat st roke. J ApplPhysiol , 2006,100 : 207322082.20 van der Weerd L , Lyt hgoe M F , Badi n R A , et al .Neuroprotective effect s of HSP70 overexpressi on aftercerebral ischaemia2an MRI study. Exp Neurol , 2005 , 195 :2572266.文档大全

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