full text - Akademia Wychowania Fizycznego w Krakowie

Rodziny białek szoku termicznego i ich rola w odpowiedzi na wysiłek fizycznyprocesy fizjologiczne (podział komórkowy, onkogenyi proonkogeny), stres środowiskowy (hipertermia, zatruciatruciznami metabolicznymi, działanie analogówaminokwasów, alkoholi, metali ciężkich, wolnych rodnikóworaz promieniowania jonizującego) oraz stanypatofizjologiczne (niedobór glukozy, działanie cytokin,zakażenia wirusowe i bakteryjne, stres neurohormonalny– ryc. 1) [6]. Podstawową funkcją, jaką pełniąHSP w tych warunkach, jest rola ochronna, polegającana wyciszaniu lub osłabianiu efektów działania czynnikówstresu [7].Szybka i intensywna synteza białek szoku termicznego,po zadziałaniu czynników stresogennych środowiskazewnętrznego na organizm człowieka, możewskazywać na rolę HSP jako czynnika pośredniczącegomiędzy zagrożoną stresem komórką a środowiskiemzewnętrznym. Wykazują również zdolność reakcjina sygnały wewnątrzkomórkowe, chroniąc komórkęprzed szkodliwymi metabolitami. HSP, niezależnie odwarunków, odpowiadają za prawidłowe funkcjonowaniewszystkich organelli oraz są ogniwem różnych szlakówmetabolicznych i sygnalizacyjnych.Białka szoku termicznego uczestniczą w rozwijaniunieprawidłowo zwiniętych lub uszkodzonych białek,zapobiegają denaturacji i agregacji białek oraz uczestnicząw naprawie już uszkodzonych, dzięki czemuumożliwiają im powrót do postaci natywnej. Ponadtomogą pośrednio bądź bezpośrednio być zaangażowanew ich aktywację lub inaktywację. W przypadkupoważnych uszkodzeń, gdy naprawa zdenaturowanychbiałek nie jest możliwa, HSP usuwają je przy udzialeproteosomów [3]. Ważną rolą HSP jest również zapobieganienieprawidłowym oddziaływaniom między białkamia DNA [9, 10].Wszechobecne HSP hamują apoptozę komórek indukowanączynnikami cytotoksycznymi [11]. Wykazano,że chronią one mięsień sercowy, mięśnie szkieletowe,płuca i wątrobę przed uszkodzeniem spowodowanymniedotlenieniem i reperfuzją [12, 13].Regulacja syntezy HSPAktywacja genów HSP, indukowana różnego rodzajustresem, jest regulowana na poziomie transkrypcjii translacji [14]. W warunkach fizjologicznych czynniktranskrypcyjny HSF1 (heat shock factor 1) – związanyprzez białka cytoplazmatyczne HSP90 i HSP70 – występujew postaci nieaktywnej. Taka postać HSF1 znajdującasię w cytoplazmie uniemożliwia jego translokacjędo jądra komórkowego i wiązanie się z DNA. Podwpływem czynników stresowych dochodzi do wzrostuilości zdenaturowanych białek, co z kolei prowadzi doodłączania HSF1 z kompleksu białek opiekuńczych.Monomery HSF1 ulegają fosforylacji oraz trimeryzacjii w tej postaci są transportowane do jądra komórkowego.Proces aktywacji polega na przyłączeniu HSF1do promotorów genów HSP, będąc elementem odpowiedzina szok cieplny (HSE – heat shock element).Hiperfosforylacja HSF1 aktywuje jego związanie z DNAi indukuje wzrost transkrypcji genów HSP. Wysoki poziomHSP może blokować aktywność czynnika HSF1przez wiązanie się do jego monomerów lub trimerów[14, 15].Zaobserwowano, że poziom reaktywnych formtlenu (RFT) prowadzi również do aktywacji HSF1 [16].Synteza HSP w warunkach prawidłowych zależy od ichpoziomu w komórce. Konstytutywną ekspresję regulujestężenie zdenaturowanych białek i stan powinowactwado nich jako substratów. Niski poziom niezwiązanychz substratem HSP stanowi sygnał do indukcji ich syntezy.Rodziny białek HSPDotychczas poznano cały szereg białek szoku termicznego,które podzielono na siedem rodzin według ichmas cząsteczkowych oraz funkcji, jakie pełnią w komórce.Najmniejszym białkiem szoku termicznego o masie8 kDa jest ubikwityna, odkryta przez Ciechanovera,Hershko oraz Rose. Jej główną rolą jest uczestnictwow degradacji białek zdenaturowanych w komórce.Ubikwityna jest krótkim polipeptydem, składającymsię z 76 aminokwasów. Jest bardzo konserwatywna –u ludzi i drożdży różni się tylko trzema resztami aminokwasowymi.Jej denaturacji nie powoduje nawet gotowanieczy też działanie stężonym kwasem. Centrumaktywne ubikwityny stanowią reszty Leu-Arg-Gly-Gly,znajdujące się na karboksylowym końcu łańcucha,przez które łączy się kowalencyjnie z grupą aminowąlizyny koniugowanego białka. Degradowany substratpoddawany zostaje poliubikwitynacji, czyli związany doniego zostaje łańcuch połączonych z sobą ubikwityn najednej z czterech reszt lizynowych. Wiadomo jednak,że tylko utworzenie łańcucha w połączeniu z lizynąw pozycji 48. ubikwityny prowadzi dane białko do degradacji.Przyłączenie jednej cząsteczki ubikwityny lubłańcucha w innym miejscu ma znaczenie najczęściejregulacyjne. Powoduje regulację przemieszczania siębiałek między jądrem a cytoplazmą, wpływa na regula-– 123 –