. پاسخ¬های استرسی و پروتئین شوک گرمایی

هومئوستاز و چگونگی حفظ آن و سازوکارهای سلولی مورداستفاده توسط یک موجود زنده برای سازش با یک اختلال از موارد بااهمیت در حوزه زیست‌شناسی است. استرس­های مختلف فیزیولوژیک حالاتی از بیماری را ایجاد می­کنند که آسیب­ها و ازهم‌گسیختگی ساختارهای پروتئینی از مشخصات شایع آن است. در رویارویی با استرس و بازیابی هومئوستاز سلولی مسیرهای درونی متعددی درگیر می­باشند. یکی از مشخص­ترین پاسخ­های سلولی به استرس، تغییر سریع در بیان ژنی یک گروه از پروتئین­ها معروف به پروتئین­های شوک گرمایی است. افزایش میزان این پروتئین­ها در پی استرس باهدف برگرداندن هومئوستاز سلولی، ترمیم موفقیت­آمیز آسیب سلولی و حفاظت از سلول در قبال آسیب­های بیشتر انجام می­شود.(67, 68).

پروتئین شوک گرمایی برای اولین بار در سال 1962 توسط فروچیو ریتوزا[1] کشف شد و به‌عنوان مجموعه پروتئین­هایی توصیف شد که تظاهر آن‌ها توسط شوک گرمایی و مجموعه‌ای از سایر استرس‌ها موجب می‌شد(69). در حال حاضر به‌خوبی مشخص‌شده است که در پاسخ به شوک گرمایی و یا سایر عوامل استرس­زا سلول­ها با سنتز سریع پروتئین­های شوک گرمایی از خود محافظت می­کنند(70). بنابراین پروتئین­های شوک گرمایی را نیز پروتئین­های استرسی می­نامند(71).

پژوهش­های بعدی نشان داد که بیشتر این پروتئین­ها اثرات قوی حفظ سلولی داشته و با دخالت در مسیرهای تنظیمی به‌عنوان همراه[2] مولکولی سایر پروتئین­های سلولی رفتار می‌کند. بسیاری از نقش‌های کارکردی این پروتئین­ها شناخته‌شده است ولی سازوکارهای این کارکردهای چندگانه کاملاً درک نشده است. این‌گونه فرض شده که تعیین این سازوکارها می‌تواند به طرح روش‌های بسیار دقیق جهت مقابله با استرس سلولی در انواع تنظیمات بالینی (بیماری‌های ایمنی، سرطان، بیماری­های قلبی عروقی و پیری) کمک کند(72).

مطلب مرتبط با این موضوع :  محاسبه آنلاین هزینه چاپ کتاب

پروتئین­های شوک گرمایی به شکل انحصاری در ارتباط با عملکردها، تنظیمات و موقعیت سلولی مطالعه شده است(68). این پروتئین­ها در هردوی سلول­های هسته­دار و فاقد هسته وجود دارد و شاخص محافظتی بالای آن‌ها را نشان می‌دهد که در فرآیندهای اساسی سلول نقش مهمی را بازی می­کند. این پروتئین­ها در سلول‌های لارو دروزوفیلا ملانوگاستر[3]  کشف شد که در معرض شوک گرمایی قرارگرفته بود(73). مطالعات بعدی، زیر واحدهای چندی از این پروتئین­ها در دامنۀ هفتاد کیلو دالتونی را تأیید کرد(74). در طی سی سال گذشته شمار زیادی از پروتئین­های دیگر این خانواده کشف‌شده است و به مجموعۀ این پروتئین­ها در کل پروتئین­های شوک گرمایی گفته می­شود . پروتئین­های اصلی این خانواده در تودۀ مولکولی و از 15 تا 110 کیلو دالتون تغییر می­کند و بر اساس اندازه و عملکرد خود به گروه­هایی تقسیم می‌شود(75). این پروتئین­ها در سیتوزول، میتوکندری، رتیکولوم آندوپلاسمیک و هسته­ها تظاهر می‌یابد، هرچند که این موقعیت­ها بسته به پروتئین خاص فرق می­کند. آن دسته از پروتئین­های شوک گرمایی که در پستانداران به‌خوبی مطالعه و درک شده است پروتئین­هایی است که وزن مولکولی آن‌ها 90،70،60 و110 کیلو دالتون هست. این پروتئین­ها در دمای 37 درجۀ بدن[4] و در شرایط استرس (مثل شوک گرمایی) تظاهر یافته و موقعیت­ها و ویژگی­های کارکردی متمایزی دارد(76).

جدول شماره2-1 اعضای کلیدی خانواده پروتئین­های شوک گرمایی در انسان­ها، عملکرد احتمالی و موقعیت سلولی

خانواده موقعیت عملکرد احتمالی
 

 

HSPهای کوچک

 

Ubiquitin

 

 

HSP10

HSP27

αβ-crystallin

سیتوپلاسم/ هسته

 

میتوکندری

سیتوپلاسم/ هسته

سیتوپلاسم

تسهیل هدف­گزینی و حذف پروتئین­های تخریب شده

کوفاکتور برای HSP60

درگیر در پویایی درون‌سلولی

درگیر در تثبیت اسکلت سیتوپلاسم

 

 

HSP40

 

HSP40

 

HSP47

سیتوپلاسم/ هسته

رتیکولوم­آندوپلاسمیک

تنظیم فعالیت HSP70، اتصال به پروتئین­های غیربومی

پردازش پیش کلاژن

HSP60

 

HSP60 میتوکندری چپرون مولکولی
 

 

HSP70

 

HSP72

 

 

HSP73

HSP75

سیتوپلاسم/ هسته

 

سیتوپلاسم/ هسته

میتوکندری

تحریک­پذیری بسیار بالا ناشی از استرس، محافظت در مقابل ایسکمی، جلوگیری از تجمع پپتیدهای ناپایدار

تشکیل چپرون مولکولی

القاء شده توسط استرس ازجمله هیپوکسی

HSP90

 

HSP90 سیتوپلاسم (مهاجرت به هسته) قسمتی از کمپلکس گیرندۀ استروئیدی، تنظیم فعالیت پروتئین
HSP110

 

HSP110

HSP105

هسته / سیتوپلاسم

سیتوپلاسم

تحمل گرمایی

تاب­خوردگی مجدد پروتئین­ها

برگرفته از منبع () و ().

[1] – Ferruccio Ritossa

[2]– Chaperone

2-  نوعی مگس که اغلب در اطراف میوه‌های پوسیده شده دیده شده و در مطالعات ژنتیکی آزمایشگاهی از آن استفاده می‌شود . Drosophila Melanogaster Larvae(

[4] – Euthermic

مطلب مرتبط با این موضوع :  تاریخچه ارتباط صنعت و دانشگاه