full text - Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

NR 54 2011AN­TRO­PO­MO­TO­RY­KARODZINY BIAŁEK SZOKU TERMICZNEGO I ICH ROLAW ODPOWIEDZI NA WYSIŁEK FIZYCZNYFAMILIES OF HEAT SHOCK PROTEINSAND THEIR ROLE IN RESPONSE TO EXERCISEWanda Pilch*, Anna Piotrowska*****dr hab. prof. nadzw. Instytut Fizjologii Człowieka, Zakład Fizjologii i Biochemii, AWF w Krakowie***mgr Pracownia Badań Receptorowych, Katedra Farmakobiologii Wydział Farmaceutyczny, Studia doktoranckie CMUJSłowa kluczowe: wysiłek fizyczny, białka szoku termicznego (HSP)Key words: exercise, heat shock proteins (HSP)STRESZCZENIE • SUMMARYBiałka szoku termicznego (HSP – heat shock proteins) są ważnymi efektorami odpowiedzi stresowejwe wszystkich organizmach. Są niezwykle konserwatywne filogenetycznie, ponieważ nie zmieniły swojejstruktury w czasie trzech miliardów lat ewolucji. Białka te nie tylko tworzą nowy, uniwersalny system ochronykomórek przed wpływem czynników zewnętrznych, lecz również modulują w warunkach bezstresowych wielekluczowych reakcji, takich jak replikacja i transkrypcja DNA oraz proteoliza białek. Na ogół dzieli się je na siedemrodzin, których nazwy pochodzą od ich średniej masy cząsteczkowej. Poza stresorami charakterystycznymidla stresu środowiskowego, czynnikami indukującym syntezę HPS w komórce są także stany patofizjologiczneoraz wysiłek fizyczny. Zwiększony metabolizm tlenowy w warunkach pracy fizycznej może prowadzić do stresuoksydacyjnego w komórkach mięśni i innych narządów. W obronie tkanek przed szkodliwym działaniem reaktywnychform tlenu i azotu biorą udział endogenne mechanizmy obronne organizmu, w których uczestnicząenzymy antyoksydacyjne, antyoksydanty nieenzymatyczne oraz białka szoku cieplnego, należące głównie dorodzin HSP27 oraz HSP70 (HSP72 i HSP73). Nasilenie syntezy białek szoku cieplnego, obserwowane po wysiłkufizycznym, zależy głównie od jego intensywności oraz od typu aktywowanych w czasie pracy włókien mięśniowych.Poznanie mechanizmu wzmożonej syntezy tych białek stworzy nowe i niezwykle interesujące przestrzeniebadawcze, których eksploracja przyniesie lepsze zrozumienie procesów fizjologicznych i biochemicznych napoziomie molekularnym w warunkach wysiłku fizycznego.Heat shock proteins (HSP) are important effectors of stress response in all living bodies. They are extraordinarilyphylogenetically conservative since they have not changed their structure for three billion years of evolution.These proteins do not only constitute a new universal system of protecting cells from external effects but theyalso modulate a number of reactions under non-stress conditions, such as DNA replication and transcription andproteolysis. They are typically divided into 7 families, whose names refer to their average molecular mass. Apartfrom the stressors such as environmental stress or pathophysiological conditions, physical exercise is anotherfactor which induces HSP synthesis in cells. Elevated aerobic metabolism, which is typical of physical exercise,leads to oxidative stress in muscle cells and other cells in body organs. In order to protect tissues from harmfuleffects of reactive forms of oxygen and nitrogen, endogenous protective mechanisms are initiated, which activateantioxidative enzymes, non-enzymatic antioxidants and heat shock proteins which belong to the familiesof HSP27 and HSP70 (HSP72 and HSP73). Intensification of synthesis of heat shock proteins observed afterphysical exercise depends mainly on its intensity and the type of muscle tissues activated during the exercise.Finding the mechanism of intensified synthesis of these proteins will allow for creation of new very interestingresearch areas. Exploration of these areas will improve understanding of sport physiology and biochemistry atthe molecular level.– 121 –