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).
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
]]>