Начало >> Статьи >> Архивы >> Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца

Биологическое значение белков теплового шока - Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца

Оглавление
Феномен адаптационной стабилизации структур и защита сердца
Основные механизмы долговременной адаптации
Роль HSP70
Кардиопротекторные эффекты адаптации к стрессу
Динамика становления и обратного развития ФАСС коррелирует с изменением содержания hsp70 в миокарде
Формирование феномена адаптационной стабилизации структур
Роль инозитол-фосфатного цикла в кардиопротекторном эффекте адаптации к повторным стрессорным воздействиям
Феномен адаптационной стабилизации структур при адаптации организма к периодической гипоксии
Адаптация к гипоксии по сравнению с адаптацией к стрессу сопровождается меньшим накоплением стресс-белков
Биологическое значение белков теплового шока
Клеточная локализация и функции hsр70 в стрессированных клетках
Функции hsp 70, локализованных вдоль актиновых миофиламентов
Механизмы транскрипции и стресс-индуцированной активации синтеза hsp70
Роль hsp70 в адаптивных реакциях на примере развития термотолерантности и гипертрофии сердца
Компенсаторная гипертрофия и роль белков теплового шока в ее механизме
Механизм адаптационного накопления белков теплового шока
Роль белков теплового шока в механизме формирования феномена адаптационной стабилизации клеточных структур
Место защитной системы, связанной с hsp70 среди других клеточных систем защиты
Перспективы использования активации системы белков теплового шока в адаптационной медицине
Другие механизма феномена адаптационной стабилизации структур
Возможности воспроизведения ФАСС и его использование для защиты сердца
Механизмы ФАСС участвуют в повышении устойчивости организма к тяжелой гипоксии
Summary

Глава четвертая
БИОЛОГИЧЕСКОЕ  ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ  ТЕПЛОВОГО ШОКА И ИХ  РОЛЬ  В  РАЗВИТИИ ФЕНОМЕНА АДАПТАЦИОННОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУКТУР
Для того, чтобы оценить возможные механизмы накопления белков теплового шока при адаптации к факторам среды и, с другой стороны, механизмы и значение их защитных эффектов, мы в дальнейшем изложении рассмотрим основные данные по биохимии и молекулярной биологии белков теплового шока и затем перейдем к этим двум интересующим нас вопросам.

Общая характеристика белков теплового шока

Все известные организмы от простейших прокариотов, дрожжей, растений до высших эукариотов удивительно разнообразными способами реагируют на стрессорные воздействия окружающей среды. Вместе с тем характерной общей чертой клеточного ответа является быстрый синтез так называемых белков теплового шока и снижение продукции большинства других клеточных пептидов (63,78,149,229). Своим названием белки теплового шока обязаны тому случайному обстоятельству, что впервые они были обнаружены в клетках, подвергнутых острому тепловому воздействию (49,203). В сущности, термин ’’белки теплового шока" неточен, так как еще в 1984 г. Elwood u Craig (92) показали, что синтез этих белков стимулируется холодовыми воздействиям!. Поэтому этот класс пептидов в равной мере можно было бы назвать "белками холодового шока”. Далее было показано, что синтез белков теплового шока увеличивается при самых разных стрессорных воздействиях: при обработке клеток арсенатом натрия или аналогом пролина (229), острой ишемии миокарда (164), остром гипоксическом воздействии (80), аноксии (202). Показано также, что эти белки накапливаются в клетках сосудов, пораженных атеросклерозом (51), культуре нервных клеток, зараженных вирусом герпеса (125), и т.д. Поэтому более компромиссным обозначением для этих белков является название "стресс-белки". Хотя сейчас очевидно, что и этот термин не отражает всей сути клеточной роли интересующих нас пептидов, так как в целом ряде исследований было показано, что белки из этого класса с молекулярным весом около 70 кДа играют важную роль в формировании таких адаптивных реакций, как термотолератность (63,147,218,229) и ранняя стадия компенсаторной гипертрофии миокарда (75,84,85,169,193). Соответственно их можно было бы назвать "белками адаптации". Однако термин ’’белки теплового шока" уже получил широкое распространение и, отдавая дань этой традиции, мы будем пользоваться этим термином и помечать такие белки аббревиатурой hsp (heat shok protein). Причем цифра при этой аббревиатуре будет обозначать или определенное семейство этих белков (например, hsp70) или конкретный член этого семейства (например, hsp73).
В эволюционном отношении hsp являются высококонсервативными белками. Это свидетельствует о том, что они выполняют фундаментальные клеточные функции (187,203,218). Самая большая гомология в аминокислотной последовательности hsp разных видов обнаружена в NHg - терминалях. Показано, что этот регион содержит АТФ-азную активность (68). СООН - конец, напротив, вариабелен и контролирует субстратную специфичность, т.е. узнавание определенных белков, с которыми связывается hsp (68,149). Наличие АТФ-азной активности в NHg - терминали и субстратной специфичности в вариабельной СООН - терминали и позволяет белкам теплового шока функционировать как АТФаза на множестве субстратов (68). Кроме того, наличие неконсервативной - СООН - области определяет некоторое различие в функциях белков теплового шока в разных клетках у разных видов (148).
В настоящее время обнаружены hsp с молекулярным весом 16, 22, 28, 32, 72, 73, 80, 90, 100, 110 кДа. Важно отметить, что пептиды, относящиеся к этим классам, присутствуют и в нестрессированных клетках и называются конституитивными. Они играют важную роль во многих клеточных процессах:- в росте и дифференцировке (79,90,197,217), свертывании белков и образовании олигомерных структур (187), АТФ- зависимом раскрывании клатрин-клеточных везикул (200), функционировании стероидных рецепторов и тирозиновых киназ (65,117,165,201), процессах ДНК-реплинации (87), переносе секреторных и органельных белков через мембраны митохондрий, микросом и эндоплазматического ретикулума (71,86,188). Однако в соответствии в целями нашего исследования, основное внимание мы сосредоточим на hsp, синтез которых резко увеличивается при стрессе, т.е. на стресс-индуцибельной фракции белков теплового шока.
Для того, чтобы более строго определить эту фракцию белков, в отличие от конституитивных hsp, синтез которых при стрессе не увеличивается, мы будем принимать во внимание определение Schiesinger (202): "индуцибельные hsp - это белки, синтез которых стимулируется стрессом окружающей среды, а их гены содержат одну или более маркерных нуклеотидных последовательностей heat shock consensus element (hse), hae для эукариотов является CT-GAA--TTC-AG".
Из-за чрезвычайно высокой насыщенности стрессированных тканей белками теплового шока с молекулярным весом около 70 кДа и их явным эволюционным консерватизмом эти белки привлекают особое внимание исследователей. В соответствии с этим далее мы последовательно рассмотрим особенности клеточной локализации и функции hsp70 в стрессированных клетках, молекулярные механизмы стрессорной активации синтеза hsp70 и на этой основе оценим известные данные о роли белков теплового шока в адаптивных реакциях.
Функции hsp70 в клетках разных видов очень похожи, поэтому мы будем широко использовать данные о hsp70, полученные на самых разных видах: от прокариотов до млекопитающих.



 
« Фармакотерапия сердечной недостаточности у детей   Физико-биологические основы лучевой терапии »