Πρωτεΐνες θερμικού σοκ(πρωτεΐνες θερμικού σοκ HSPs) διανέμονται ευρέως στην άγρια ζωή και είναι από τα πιο διατηρημένα μόρια στη βιόσφαιρα. Η κύρια λειτουργία των HSP είναι να προστατεύουν τα βιολογικά συστήματα από τις καταστροφικές επιπτώσεις του στρες. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης των ευκαρυωτών, ορισμένα HSP απέκτησαν λειτουργίες που τους επέτρεψαν να ενσωματωθούν στο ανοσοποιητικό σύστημα.
Ο ρόλος των HSPστην αλληλεπίδραση μεταξύ των μηχανισμών της έμφυτης και της επίκτητης ανοσίας καθορίζεται από την ικανότητα των HSPs να παρεμποδίζουν τα αντιγονικά πεπτίδια και να τα αναπαριστούν με τη βοήθεια DC σε Τ-λεμφοκύτταρα στο πλαίσιο των μορίων MHC.
Πρωτεΐνες θερμικού σοκπαρέχουν σημαντικές ζωτικές λειτουργίες και υπάρχουν σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Τα γονιδιακά προϊόντα που ονομάζονται πρωτεΐνες θερμικού σοκ ή πρωτεΐνες κυτταρικού στρες που παράγονται υπό συνθήκες υπερθερμίας αναγνωρίστηκαν αρχικά ως μόρια που παράγονται ως απόκριση στην παρουσία άμορφων πρωτεϊνών στα κύτταρα. Στη συνέχεια διαπιστώθηκε ότι οι HSP παίζουν το ρόλο των συνοδών στη μη ομοιοπολική συναρμολόγηση και αποσυναρμολόγηση άλλων μακρομοριακών δομών, αν και οι ίδιοι δεν αποτελούν μόνιμα συστατικά αυτών των δομών στην εκτέλεση των βιολογικών τους λειτουργιών.
Απόκριση πρωτεΐνης θερμικού σοκκαταγράφηκε όχι μόνο υπό συνθήκες υπερθερμίας, αλλά και υπό οξειδωτικό στρες, οξέωση, ισχαιμία, υποξία-υπεροξία, εξάντληση ενέργειας κυττάρων κ.λπ. Υπό αυτές τις συνθήκες, τα HSP απελευθερώνονται από νεκρωτικά κύτταρα κατά την καταστροφή ιστών ή τη λύση των μολυσμένων κυττάρων.
Χάρη σεχαρακτηριστικά αναγνώρισης αλληλουχιών υδρόφοβων αμινοξέων στην επιφάνεια των πρωτεϊνών ως προειδοποιητικό σήμα της διαμορφωτικής τους αστάθειας, τα HSP είναι σε θέση να εκτελούν ζωτικές λειτουργίες όπως η συμμετοχή στη διασφάλιση της χωρικής οργάνωσης των πρωτεϊνικών μορίων (δίπλωμα), η σταθεροποίησή τους, η διόρθωση των αλλαγών διαμόρφωσης (αναδίπλωση), η μετατόπιση των πρωτεϊνών εντός του οργάνου και η μετατόπιση των πρωτεϊνών μέσω του οργάνου. ικανές πρωτεΐνες. Μαζί με αυτό, τα HSP εμφανίζουν αντι-αποπτωτική δράση. Συνολικά, τα HSP λειτουργούν ως ρυθμιστικό σύστημα έναντι στοχαστικών και δυνητικά αποσταθεροποιητικών παραγόντων στο κυτταρικό περιβάλλον.
HSPπαίζουν σημαντικό ρόλο στην επαγωγή της ανοσολογικής απόκρισης, ιδιαίτερα της έμφυτης ανοσίας: αυξάνουν τη δραστηριότητα των ΝΚ κυττάρων, την ωρίμανση της APC και την παραγωγή κυτοκινών. Τα πεπτιδικά θραύσματα των μορίων πρωτεΐνης που διασπώνται αναχαιτίζονται από τα HSPs και, τελικά, υποβάλλονται σε επεξεργασία σε APC, επάγουν αντιδράσεις προσαρμοστικής ανοσίας. Έτσι, μέσω της ενεργοποίησης APC και της συμμετοχής στην επεξεργασία του αντιγόνου, οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ ενσωματώνουν τις αντιδράσεις της έμφυτης και της επίκτητης (προσαρμοστικής) ανοσίας.
Ανοσοδιεγερτικές ιδιότητεςπαρουσιάζουν HSP προ- και ευκαρυτικής προέλευσης. Εκπρόσωποι αρκετών οικογενειών HSP (καλρετικουλίνη, HSP10, HSP60, HSP70, HSP90, HSP100 και HSP170) έχουν την ικανότητα να επάγουν ανοσοαπόκριση.
Συνοδευτική λειτουργία των πρωτεϊνώνθερμικό σοκ πραγματοποιείται όχι μόνο στη διαδικασία της βιογένεσης άλλων πρωτεϊνών, αλλά και κατά τη διάρκεια της ανοσολογικής απόκρισης σε. Μια αλλαγή στο περιβάλλον κατά τη διάρκεια της μόλυνσης δημιουργεί μια αγχωτική κατάσταση τόσο για το εισβάλλον παθογόνο όσο και για τα κύτταρα ξενιστή, η οποία εκδηλώνεται με την αμοιβαία εντατικοποίηση της σύνθεσης και της λειτουργικής δραστηριότητας των πρωτεϊνών θερμικού σοκ. Οι μοριακές συνοδούς βακτηρίων δρουν ως συνδέτες για υποδοχείς στην επιφάνεια των κυττάρων-ξενιστών.
HSPΤα TLR2, TLR4 μπορούν να αναγνωριστούν. Άλλα dr96, HSP90 και HSP70, αλληλεπιδρούν με κύτταρα που παρουσιάζουν αντιγόνο μέσω ενός κοινού υποδοχέα, του CD91. Τα πεπτίδια συνοδού HSP εισέρχονται σε μακροφάγα/δενδριτικά κύτταρα μέσω CD91, υποβάλλονται σε επεξεργασία και παρουσιάζονται μαζί με μόρια MHC I και MHC II. Αυτό προκαλεί την ενεργοποίηση των CD4 και CD8 Τ κυττάρων. Η αλληλεπίδραση HSP-DC μέσω του CD91 οδηγεί στην ωρίμανση των δενδριτικών κυττάρων και στην έκκριση ενός αριθμού κυτοκινών.
Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ανασυνδυασμένοςΗ φυματίωση HSP 70 M με TLR-2 και TLR-4 in vitro πυροδοτεί έναν καταρράκτη σηματοδότησης που περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες προσαρμογής MyD88, TIRAP, TRIF και TRAM σε ανθρώπινα ενδοθηλιοκύτταρα και η ενεργοποίηση του μεταγραφικού παράγοντα NF-kB λαμβάνει χώρα σε μακροφάγα ποντικού.
Παρουσιάζεται στο ενδοπλασματικό δίκτυοοι ευκαρυώτες, ο συνοδός GRP94/gp96, μέσω αλληλεπίδρασης με τα TLR-2 και TLR-4, ενεργοποιεί τα δενδριτικά κύτταρα για να ξεκινήσει μια απόκριση Τ-λεμφοκυττάρων CD8. Αυτό αυξάνει την έκφραση των μορίων MICA / B που αλληλεπιδρούν με τον υποδοχέα NKG2D που υπάρχει στην επιφάνεια των κυττάρων TLR7, αλλά δεν αλληλεπιδρούν ενεργά με τα κύτταρα CD487 εκκρίνεται και απελευθερώνεται όταν δεν είναι κρωτικός θάνατος των κυττάρων θηλαστικών, η φαγοκυτταρική λειτουργία των μακροφάγων ενισχύεται. Αυτό το αποτέλεσμα εκδηλώνεται σε λίγα λεπτά και εκφράζεται όχι μόνο στη διέγερση της φαγοκυττάρωσης, αλλά και στη λειτουργία της παρουσίασης αντιγόνου στα Τ κύτταρα μέσω οδών σηματοδότησης που διαμεσολαβούνται από τη φωσφοϊνοσιτιδική 3-κινάση 38AP και την πασκινάση.
Σε εξέλιξη παρουσιάσειςΤα βοηθητικά Τ-κύτταρα αντιγόνου εμπλέκονται επίσης σε ώριμα Β-λεμφοκύτταρα που εκφράζουν TLR-2 και TLR-4. Αποκρίνονται σε LPS, πεπτιδογλυκάνη, HSP60 αυξάνοντας την έκφραση του MHC II και συνδιεγερτικών μορίων. Το ανθρώπινο HSP 60, αλλά όχι το E. coli GroEL ή το M. tuberculosis HSP65, επάγουν τον πολλαπλασιασμό των αρχέγονων Β κυττάρων ποντικού και την έκκρισή τους IL-6 και IL-10.
Μέχρι σήμερα πολλοί υποδοχείς, αναγνωρίζοντας πρότυπα γνωστών PAMP προκαρυωτών, μυκήτων, ιών και παθογόνων πρωτοζώων, παραμένουν αχαρακτήριστα. Υπάρχει σχέση μεταξύ της φαγοκυττάρωσης και της έκφρασης των TLR, καθώς η ενεργοποίηση του σήματος μέσω του TLR ενισχύει τις φαγοκυτταρικές διεργασίες και η φαγοκυττάρωση ρυθμίζει την αλληλουχία ενεργοποίησης του TLR.
Είναι προφανές ότι ακαθόριστα ακόμη μοριακά μοτίβαμπορεί να παραμορφώσει ή να κατευθύνει την προσαρμοστική ανοσοαπόκριση τύπου Th-2 Είναι πιθανό η απουσία σημάτων (π.χ. PAMP), όπως η ανεπάρκεια του MHC I για ενεργοποίηση των κυττάρων ΝΚ, να είναι ερέθισμα για την ενεργοποίηση της ανοσίας τύπου 2.
Επαγωγή σήματος μέσω Υποδοχείς που μοιάζουν με διόδιαμπορεί να παρέχει όχι μόνο προστασία του οργανισμού από διάφορες λοιμώξεις. Η παραβίαση της λειτουργίας της αγωγής αυτών των σημάτων οδηγεί στην ανάπτυξη μιας σειράς παθολογικών διεργασιών στο σώμα. Για παράδειγμα, η υπερβολική παραγωγή προφλεγμονωδών κυτοκινών από ενδογενείς συνδέτες μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη χρόνιας φλεγμονής, αυτοάνοσων ασθενειών όπως η νόσος του Crohn, ο διαβήτης τύπου 1 και η αθηροσκλήρωση. Η αλλαγή στην ισορροπία προς τις προφλεγμονώδεις κυτοκίνες οφείλεται πιθανώς στην ανάπτυξη τοπικού οιδήματος και φλεγμονωδών αντιδράσεων στο ΚΝΣ που ξεκινούν από προφλεγμονώδεις κυτοκίνες (TNF-a ή IL-1p). Στον σχηματισμό μακροχρόνιων νευρολογικών διαταραχών εμπλέκονται αρκετές κυτοκίνες, οι οποίες, ενισχύοντας την παραγωγή και τη δράση η μία της άλλης, παραμένουν στην κυκλοφορία περισσότερο.
Το 1962 στην Ιταλία, ένας νεαρός γενετιστής Ferruccio Ritossaανακαλύφθηκε διόγκωση (φούσκωμα) ορισμένων τμημάτων των χρωμοσωμάτων Drosophila με τυχαία αύξηση της θερμοκρασίας στον θερμοστάτη. Αυτό αποδείχθηκε ότι ήταν μια εκδήλωση ενεργοποίησης γονιδίων και ονομάστηκε " απόκριση σε θερμικό σοκ" (απόκριση θερμικού σοκ) (Σύνδεσμος ),
και ονομάστηκαν επαγώγιμες πρωτεΐνες πρωτεΐνες θερμικού σοκ, HSP (πρωτεΐνες θερμικού σοκ , HSP).
Αργότερα βρέθηκε αυτή η κατηγορία πρωτεϊνών σε όλα τα κύτταρα όλων των ζωντανών οργανισμών - από τα βακτήρια έως τους ανθρώπους.Είναι γνωστό ότι μια τέτοια απόκριση εκδηλώνεται, εκτός από τη θερμική, σε διάφορες βιολογικές (λοίμωξη, φλεγμονή), φυσικές (ακτινοβολία, υποξία), χημικές (αλκοόλες, μέταλλα) και άλλα. στρεσογόνες επιρροές. Να γιατί Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ ονομάζονται επίσης πρωτεΐνες στρες.
Η αυξημένη έκφραση των πρωτεϊνών HSP προστατεύει το κύτταρο σταθεροποιώντας μετουσιωμένα ή κακώς διπλωμένα πεπτίδια. Συσσώρευση κάτω από διάφορες επιβλαβείς επιδράσεις, Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ βοηθούν το κύτταρο να διατηρήσει την ομοιόσταση υπό στρες (βλ.).Οι πρωτεΐνες HSP αντιδρούν όχι μόνο σε εξωτερικές στρεσογόνες καταστάσεις, αλλά εκδηλώνονται σε πολλές ασθένειες, όπως, για παράδειγμα, νευροεκφυλισμό, μεταβολικές διαταραχές, ισχαιμική βλάβη και καρκίνο,που καθορίζει το αυξημένο ενδιαφέρον για αυτές τις πρωτεΐνες και την αναζήτηση θεραπευτικών εργαλείων που ρυθμίζουν τις αντιδράσεις τους ( 2006
,
2007
,
2007α ).
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ εξυπηρετούν βιολογικοί δείκτες μιας δυσμενούς κατάστασης του σώματος.
Απόκριση των κυττάρων στο στρεςρυθμίζονται κυρίως σε επίπεδο μεταγραφές(DNA σε RNA) χρησιμοποιώντας παράγοντες θερμικού σοκ (παράγοντας θερμικού σοκ, HSF) (). Η οικογένεια HSF περιέχει 4 είδη, εκ των οποίων οι HSF1, HSF2 και HSF4 εκφράζονται σε θηλαστικά και ανθρώπους, με τον HSF1 να είναι ένας παγκόσμιος ενεργοποιητής που ανταποκρίνεται στο στρες, ενώ ο HSF2 σχετίζεται περισσότερο με τις διαδικασίες διαφοροποίησης. Ελλείψει στρες, αυτοί οι παράγοντες βρίσκονται στον πυρήνα και στο κυτταρόπλασμα σε μονομερή μορφή και δεν μπορούν να συνδεθούν με το DNA.Ως απάντηση στο στρες του HSF σχηματίζουν τριμερή(πιθανά ομοτριμερή HSF1 ή ετεροτριμερή HSF1-HSF2) (εκ .) και προχωρήστε στον πυρήνα,όπου συνδέονται στοιχεία θερμικού σοκ (HSE) - ειδικές αλληλουχίες DNA σε προαγωγείς γονιδίων θερμικού σοκ.
Μεταγενέστερος φωσφορυλίωση τριμερών HSFσυνοδευόμενος ενεργοποίηση της μεταγραφής των γονιδίων θερμικού σοκκαι αύξηση του επιπέδου του HSP, που οδηγεί σε σχηματισμός συμπλεγμάτων HSF-HSP. Όταν το στρες σταματήσει, οι τριμερείς μορφές του HSF διαχωρίζονται από το DNA, μετατρέπονται ξανά σε ανενεργά μονομερή και το κύτταρο επιστρέφει στη φυσιολογική πρωτεϊνική σύνθεση (σύνδεσμος).
Υποτίθεται ότι οι ίδιες οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ μπορούν να ρυθμίσουν την έκφραση των γονιδίων τους μέσω "βρόχος αυτόματης ρύθμισης".Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, μια αύξηση της συγκέντρωσης των πρωτεϊνών που έχουν αναδιπλωθεί σωστά κατά τη διάρκεια του στρες οδηγεί στη δέσμευση συγκεκριμένων HSPs και στην ενεργοποίηση του HSF.
Πρωτεΐνες θερμικού σοκ ως μοριακές συνοδούς
Περαιτέρω μελέτη της κατηγορίας HSP έδειξε ότι αυτές οι πρωτεΐνες δεν προκαλούνται μόνο από το στρες, αλλά πολλές από αυτές λειτουργούν συστατικά ωςμοριακούς συνοδούς, που συμμετέχει στη σταθεροποίηση και την κίνηση των ανώριμων πεπτιδίων κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής ανάπτυξης.Για παράδειγμα, οι πρωτεΐνες Hsp70, Hsp90 υπάρχουν σε υψηλές συγκεντρώσεις σε κύτταρα χωρίς στρες, αντιπροσωπεύοντας το 1-1,5% της συνολικής κυτταρικής πρωτεΐνης, υποδεικνύοντας η συνεχής ανάγκη του κυττάρου να διατηρήσει τη διαμορφωτική ομοιόσταση των πρωτεϊνών του. Αυτές οι πρωτεΐνες βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα, τα μιτοχόνδρια, το ενδοπλασματικό δίκτυο και τον πυρήνα. Τα μοριακά βάρη του HSP είναι στην περιοχή από 15-110 kDa. Οι πιο μελετημένες στα θηλαστικά είναι οι πρωτεΐνες HSP των 60, 70, 90 και 110 kDa, οι οποίες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε θεμελιώδεις ενδοκυτταρικές διεργασίες που κυμαίνονται από την αντι-αποπτωτική δράση έως το ξεδίπλωμα της πρωτεΐνης και την ενδοκυτταρική κίνηση.
Το HSP λειτουργεί ως συνοδός μπορεί να περιοριστεί στα εξής:
1. Θρόμβωσηανώριμες πολυπεπτιδικές αλυσίδες.
2. Ανακούφιση μετατόπισηπρωτεΐνες μέσω διαφορετικών κυτταρικών διαμερισμάτων.
3. Τροποποίηση της πρωτεϊνικής δραστηριότηταςμε σταθεροποίηση και/ή ωρίμανση σε λειτουργικά ικανή διαμόρφωση·
4. Υποστηρίξτε το σχηματισμό/διάσπαση πολυπρωτεΐνης συγκροτήματα;
5. Διορθώστε λανθασμένα διπλωμένοπρωτεΐνες;
6. Προστασία πρωτεϊνών από συσσώρευση;
7. Κατεύθυνση πλήρως κατεστραμμένες πρωτεΐνες για διάσπαση;
8. Οργάνωση αδρανήαπό κατεστραμμένες πρωτεΐνες?
9. Διαλυτοποίηση πρωτεϊνικών συσσωματωμάτωνγια περαιτέρω υποβάθμιση.
Συνοδούς
Η δραστηριότητα των πρωτεϊνών θερμικού σοκ ρυθμίζεται από άλλες πρωτεΐνες - συνοδούς, που συμβάλλουν στην υλοποίηση των κύριων λειτουργιών του HSP. Αν και πολλοί συν-συνοδηγοί είναι διαλυτές κυτοσολικές πρωτεΐνες, μερικές από αυτές εντοπίζονται σε ενδοκυτταρικές μεμβράνες ή κυτταροσκελετικά στοιχεία. Αυτά τα εξειδικευμένους συνοδούςπεριλαμβάνουν ομόλογα auxilin, Tom70, UNC-45, Bag-1. Οι συνοδηγοί μπορεί να εμπλέκονται στην εξαρτώμενη από ATP δραστηριότητα των HSP70 και HSP90, συμπεριλαμβανομένων λειτουργιών όπως η έκκριση, η μεταφορά πρωτεϊνών και ο σχηματισμός/διάσπαση πρωτεϊνικού συμπλόκου (αναφ.).
Συνεργάτες Hip, Hop, Hup, CHIP ρυθμίζουν την ανταλλαγή νουκλεοτιδίων και τη σύνδεση του υποστρώματοςπρωτεΐνες HSP70, που συντονίζουν την αναδίπλωση των νεοσυντιθέμενων πρωτεϊνών, διορθώνουν την εσφαλμένη αναδίπλωση των κατεστραμμένων και μετουσιωμένων πρωτεϊνών, κατευθύνουν τη μεταφορά πρωτεϊνών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, αναστέλλουν τη συσσώρευση πρωτεϊνών και πραγματοποιούν αποικοδόμηση κατά μήκος της πρωτεασωμικής οδού () .
Λειτουργίες ορισμένων συνοδών
Πρωτεΐνες HSP70 μαζί με συμπαραγωγοίπραγματοποιήσει τουλάχιστον 2 εναλλακτικές δραστηριότητες: αποτρέπει τη συσσώρευση μη εγγενών πρωτεϊνών όταν δεσμεύονται σε υδρόφοβες περιοχές μορίων υποστρώματος, προστατεύοντάς τες από διαμοριακές αλληλεπιδράσεις (Δραστηριότητα «φύλακας», «κάτοχος».), και επίσης συμβάλλουν στην αναδίπλωση των μη εγγενών ενδιάμεσων προϊόντων στην εγγενή κατάσταση (Δραστηριότητα "fold", "folder".).
HSP και ο κύκλος ATPase
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ στα θηλαστικά αντιπροσωπεύονται από 6 οικογένειες ανάλογα με το μοριακό βάρος: Hsp100, Hsp90, Hsp70, Hsp60, Hsp40 και μικρά Hsps (15 έως 30 kDa) συμπεριλαμβανομένου του Hsp27. Τα HSP υψηλού μοριακού βάρους εξαρτώνται από το ATP, ενώ η δραστηριότητα των μικρών HSP είναι ανεξάρτητη από το ATP.
Γενετικά και βιοχημικά δεδομένα το έχουν δείξει υδρόλυση του ΑΤΡείναι ένα ουσιαστικό στοιχείο στη δραστηριότητα των συνοδών HSP70.Οι πρωτεΐνες αυτής της οικογένειας συνδέονται με ενδιάμεσα πεπτίδια μέσω κύκλων δέσμευσης και υδρόλυσης ATP και η επακόλουθη ανταλλαγή ADP/ATP συνοδεύεται από την απελευθέρωση πεπτιδίων. Τα μόρια HSP70 περιέχουν δύο διατηρημένες περιοχές - Ν-τερματική δέσμευση ATP(45 kDa) και Ο-τερματικό (15 kDa), δεσμευτικά υδρόφοβα πεπτίδια. Ανάμεσά τους υπάρχει μια πιο μεταβλητή περιοχή του άλφα-ελικοειδούς "καπακιού".Το δεσμευμένο σε ATP HSP70 («ανοιχτό» καπάκι) αλληλεπιδρά ελεύθερα με ανώριμα ή λανθασμένα διπλωμένα πεπτίδια, προκαλώντας μια διαμορφωτική αλλαγή που οδηγεί σε ενεργοποίηση της ΑΤΡάσης και αυξημένη συσχέτιση με τη συνοδηγό HSP40, η οποία διευκολύνει τη μετάβαση στη συνδεδεμένη με ADP («καπάκι» κλειστή) μορφή. Οι συνοδηγοί της οικογένειας JDP (πρωτεΐνες περιοχής J) ( ; ) είναι απαραίτητοι για την αποτελεσματική σύζευξη της υδρόλυσης ATP με τη δέσμευση και την επακόλουθη απελευθέρωση πεπτιδικών υποστρωμάτων.
Πρωτεΐνες θερμικού σοκ στην ισχαιμία
Οι κυτταροπροστατευτικές ιδιότητες των πρωτεϊνών κατηγορίας HSP70 έχουν αποδειχθεί σε διάφορους μοντέλα ισχαιμικών διαταραχών in vitro και in vivo ( , , , , , , ). Αρχικά, αυτή η προστασία εξηγήθηκε από τη δράση των HSP ως συνοδών (διατηρώντας τη σωστή αναδίπλωση των πρωτεϊνών και εμποδίζοντας τη συσσώρευσή τους), αλλά στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι το HSP70 μπορεί να αντιδράσει άμεσα με μονοπάτια κυτταρικού θανάτου - απόπτωση και νέκρωση.
Όπως φαίνεται από το σχήμα, εγκεφαλική ισχαιμίαπροκαλεί απόπτωση με διάφορους τρόπους και το HSP70 μειώνει την επίδραση όλων αυτών. Η «εγγενής» οδός της απόπτωσης συνίσταται στην απελευθέρωση προ-αποπτωτικών μιτοχονδριακών ουσιών, στο άνοιγμα του μιτοχονδριακού πόρου και στην ενεργοποίηση των κασπασών (βλ.). Μια άλλη («εξωτερική») οδός σχετίζεται με την ενεργοποίηση των υποδοχέων της πλασματικής μεμβράνης (Fas και TNFR) που επάγουν απόπτωση μέσω της κασπάσης-8 χρησιμοποιώντας τον παράγοντα TRAF. Επιπλέον, είναι γνωστοί οι μηχανισμοί της απόπτωσης ανεξάρτητης από κασπάση (βλ. ).
Οι πρωτεΐνες HSP70 μπορούν να αναστείλουν την απελευθέρωση του κυτοχρώματος c (cyt c) από τα μιτοχόνδρια και τη μετατόπιση του παράγοντα που προκαλεί απόπτωση AIF στον πυρήνα, μειώνοντας την ισχαιμική εγκεφαλική βλάβη (βλ.) και επίσης να αναστείλουν την απελευθέρωση της προ-αποπτωτικής πρωτεΐνης Smac/DIABLO από τα μιτοχόνδρια.
Η έκφραση του HSP72 στα αστροκύτταρα οδηγεί σε μείωση του σχηματισμού αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) και στη διατήρηση του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης, καθώς και στο επίπεδο της γλουταθειόνης και σε αύξηση της δραστηριότητας της δισμουτάσης υπεροξειδίου σε ισχαιμικές διαταραχές στα καρδιοκύτταρα.
Η αυξημένη έκφραση του HSP72 είναι ικανή να μειώσει την απόπτωση άμεσα μέσω της αύξησης του επιπέδου του Bcl-2 και μέσω της αναστολής της μετατόπισης του προ-αποπτωτικού παράγοντα Bax.
Έχει αποδειχθεί ότι οι πρωτεΐνες της κατηγορίας HSP70 αναστέλλουν την αποφωσφορυλίωση της JNK κινάσης (c-Jun N-τερματική κινάση), η οποία παίζει ουσιαστικό ρόλο στην απόπτωση των νευρώνων και είναι ένας από τους στόχους για τη θεραπεία εγκεφαλικού.
Επιπλέον, οι πρωτεΐνες Hsp αλληλεπιδρούν με την τοποϊσομεράση 1 (ρυθμιστής της απόπτωσης) και είναι τελεστές της σημαντικής αντι-αποπτωτικής κινάσης Akt/PKB (βλ.). Η σημαντική ενεργοποίηση της υπεροξειδάσης της γλουταθειόνης και της αναγωγάσης της γλουταθειόνης από πρωτεΐνες θερμικού σοκ είναι ένα ουσιαστικό στοιχείο στον μηχανισμό της κυτταροπροστατευτικής δράσης του HSP κατά τη διάρκεια της ισχαιμίας ().
Αντιφλεγμονώδης δράση των πρωτεϊνών θερμικού σοκ
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ έχουν έντονο αντιφλεγμονώδες αποτέλεσμα αποτρέποντας τις κυτταρικές αποκρίσεις σε φλεγμονώδεις κυτοκίνες όπως ο TNF και η IL-1.
Είναι γνωστό ότι τα ROS σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της φλεγμονής λόγω της ενεργοποίησης της επαγώγιμης μορφής της συνθάσης ΝΟ (iNOS) και της οξειδάσης NADPH, με το iNOS να προκύπτει ως απόκριση στην απελευθέρωση κυτοκινών. Το υποξείδιο του αζώτου (NO) που συντίθεται από το iNOS αντιδρά με το υπεροξείδιο για να σχηματίσει το εξαιρετικά τοξικό οξειδωτικό υπεροξυνιτρικό: -O2− + -NO → ONOO−
και το HSP72 αναστέλλει την έκφραση iNOS μειώνοντας την ενεργοποίηση του NFkappaB (αναφ.). Επιπλέον, οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ μειώνουν τη δραστηριότητα της οξειδάσης NADPH στα ουδετερόφιλα και ενεργοποιούν τη δισμουτάση υπεροξειδίου στα φαγοκύτταρα και επίσης ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των μεταλλοπρωτεϊνασών μήτρας στα αστροκύτταρα.
Ένα σημαντικό μέρος των ενδοκυτταρικών επιδράσεων των πρωτεϊνών HSP στη φλεγμονή σχετίζεται με τη ρύθμιση της οδού του πυρηνικού παράγοντα NFκB, καθώς οι παράγοντες μεταγραφής αυτής της οικογένειας είναι βασικοί παράγοντες στην πυροδότηση της φλεγμονώδους απόκρισης.Η μετατόπιση των διμερών που αποτελούν το NFkB στον πυρήνα, όπου επάγουν την έκφραση πολλών φλεγμονωδών γονιδίων, αναστέλλεται από πρωτεΐνες θερμικού σοκ μέσω άμεσης αλληλεπίδρασης ή μέσω επιρροής στα μονοπάτια σηματοδότησης NFkB.
Αποδείχθηκε επίσης ότι το Hsp72 αλληλεπιδρά με το σύμπλεγμα κινάσης IKK, το οποίο είναι απαραίτητο για την απελευθέρωση του NFkB και τη μετάβασή του στον πυρήνα.
Έτσι, οι πρωτεΐνες κατηγορίας HSP70 χρησιμοποιούν πολλές οδούς για την πρόληψη φλεγμονωδών διεργασιών στο σώμα (ανασκόπηση).
Εξωκυτταρική δράση πρωτεϊνών θερμικού σοκ
Οι πρωτεΐνες HSP θεωρούνται από καιρό κυτταροπλασματικές, με λειτουργίες περιορισμένες στο ενδοκυτταρικό διαμέρισμα. Πρόσφατα, ωστόσο, υπήρξε μια αυξανόμενη παρατήρηση ότι αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν απελευθερώνονται στο εξωκυτταρικό περιβάλλον και δρουν σε άλλα κύτταρα. Αυτό φάνηκε για πρώτη φορά σε γιγάντια νευρογλοιακά κύτταρα καλαμαριού, από τα οποία απελευθερώθηκαν πρωτεΐνες HSP70 και μετανάστευσαν στον νευράξονα. Αρκετά εργαστήρια έχουν διερευνήσει την επίδραση του HSP72 που απομονώθηκε από αστροκύτταρα ή κύτταρα Schwann σε γειτονικούς νευρώνες και άξονες. Εξωκυτταρικά αποτελέσματα της HSP έχουν επίσης ληφθεί σε επιθηλιακά κύτταρα, εμβρυϊκά κύτταρα αρουραίου, Β-λεμφοκύτταρα, δενδριτικά και καρκινικά κύτταρα.
Έχει αποδειχθεί ότι η εξωκυτταρική HSP72 μπορεί να προκαλέσει την απελευθέρωση κυτοκινών (TNF, IL-6, IL-1 βήτα) από μονοκύτταρα, η οποία προκαλείται από τους υποδοχείς TLR2 και TLR4 και την ενεργοποίηση του NFkB.
Τα εξωκυτταρικά HSP μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τα λιπίδια της κυτταρικής μεμβράνης και να ενσωματωθούν σε μεμβράνες για να σχηματίσουν κανάλια κατιόντων που εξαρτώνται από το ATP (βλ.). Επιπλέον, το HSP72, αλληλεπιδρώντας με τη φωσφατιδυλοσερίνη στην επιφάνεια των αποπτωτικών κυττάρων, επιταχύνει το θάνατο αυτών των κυττάρων.
Υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ των αυξημένων επιπέδων HSP70 στον ορό και της μείωσης της ανάπτυξης αθηροσκλήρωσης, όπως μετράται από το πάχος του έσω χιτώνα της καρωτίδας ().
Θεραπευτική αξία μπορεί επίσης να έχει το γεγονός ότι παρατηρήθηκαν ασθενείς με στεφανιαία ανεπάρκεια αντίστροφη συσχέτιση μεταξύ του επιπέδου της HSP70 στον ορό του αίματος και του βαθμού κινδύνου αυτής της νόσουφαίνεται από αγγειογραφία στεφανιαίας αρτηρίας (βλ.).
Ο ρόλος των πρωτεϊνών θερμικού σοκ στις ανοσοαποκρίσεις
HSP και θεραπεία καρκίνου
Πρωτεΐνες θερμικού σοκεκφράζονται σε μεγάλο βαθμό σε πολλούς τύπους ανθρώπινου καρκίνου και εμπλέκονται στον πολλαπλασιασμό, τη διαφοροποίηση, τη μετάσταση και την αναγνώριση των καρκινικών κυττάρων από το ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτοί αποτελούν χρήσιμους βιοδείκτες καρκινογένεσηςσε ορισμένους ιστούς και σηματοδοτούν τον βαθμό διαφοροποίησης και επιθετικότητας ορισμένων τύπων καρκίνου. Επιπλέον, το επίπεδο των κυκλοφορούντων αντισωμάτων HSP και anti-HSP μπορεί να είναι χρήσιμο για τη διάγνωση του καρκίνου. Αυξημένη έκφραση HSP μπορεί επίσης μερικές φορές προβλέπουν την ανταπόκριση στη θεραπεία του καρκίνου. Για παράδειγμα, οι HSP27 και HSP70 έχουν εμπλακεί στην αντοχή στη χημειοθεραπεία στον καρκίνο του μαστού και τα αυξημένα επίπεδα της HSP27 προβλέπουν κακή ανταπόκριση στη χημειοθεραπεία στη λευχαιμία. Ταυτόχρονα, η έκφραση HSP70 υποδηλώνει καλά χημειοθεραπευτικά αποτελέσματα στα οστεοσαρκώματα ( δείτε επισκόπηση).
Στην ανάπτυξη αντικαρκινικής θεραπείας με τη συμμετοχή του HSP, τους διπλή λειτουργία στο σώμα: Από τη μια πλευρά - ενδοκυτταρική κυτταροπροστατευτικό/αντι-αποπτωτικό, και από την άλλη, εξωκυτταρική/ανοσογόνος.
Αυτό κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη 2 κύριες στρατηγικές στην αντικαρκινική θεραπεία:
1) Φαρμακολογική τροποποίηση της έκφρασης της HSP και της δραστηριότητάς τους ως μοριακών συνοδών.
2) Η χρήση των HSPs σε αντικαρκινικά εμβόλια με βάση την ικανότητά τους να δρουν ως ανοσολογικά ανοσοενισχυτικά.
Πλέον πολλά υποσχόμενος ως αντικαρκινικός φαρμακολογικός στόχοςαποδείχθηκε ότι ήταν η πρωτεΐνη HSP90. Το επίπεδό του είναι 1-2% της συνολικής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνη απουσία στρες, και της ποσότητας του πρωτεΐνες πελάτηυπερβαίνει τα 100, πολλά από τα οποία σχετίζονται με ογκογένεση. Αυξημένη έκφραση HSP90 έχει βρεθεί σε όγκους μαστού, καρκίνο του πνεύμονα, λευχαιμία, νόσο του Hodgkin, λεμφώματα και άλλους καρκίνους. Επομένως, η αναστολή του HSP90 μπορεί να καταστρέψει ταυτόχρονα μεγάλο αριθμό ογκογόνων οδών σηματοδότησης. Πολλά εργαστήρια αναπτύσσουν αναστολείς HSP90 (, , 2007a, 2007b, κ.λπ.).
Φυσικοί αναστολείς HSP90 - γελδαναμυκίνη (GA) και 17-αλλυλαμινο-17-δεμεθοξυγελδαναμυκίνη (17-AAG)- αλληλεπιδρούν με τη θέση δέσμευσης ATP του μορίου HSP90 με υψηλότερη συγγένεια από τα φυσικά νουκλεοτίδια και αποτρέπουν τις μεταβάσεις πρωτεΐνης ATP-ADP, διακόπτοντας τη δραστηριότητα του HSP90 ως συνοδού και οι πρωτεΐνες πελάτη του αποικοδομούνται από το πρωτεάσωμα. Είναι σημαντικό ότι Οι αναστολείς HSP90, ενώ αφαιρούν τις πρωτεΐνες πελάτη στα καρκινικά κύτταρα, δεν επηρεάζουν τις ίδιες πρωτεΐνες σε φυσιολογικούς ιστούς, καθώς η συγγένειά τους για το HSP90 που απομονώνεται από όγκους είναι 20-200 φορές υψηλότερη (βλ.).
Μάθετε περισσότερα για τους φυσικούς και τεχνητούς αναστολείς HSP και τους μηχανισμούς δράσης τους μπορείτε να διαβάσετε κριτικές , .
Η ικανότητα των πρωτεϊνών θερμικού σοκ να δεσμεύουν πεπτίδια αντιγόνου αποτέλεσε τη βάση ανοσοθεραπευτική προσέγγιση στη θεραπεία του καρκίνου.Τα πεπτιδικά σύμπλοκα Hsp70 και Grp96 που απομονώθηκαν από όγκους ογκολογικών ασθενών χρησιμοποιούνται ως εμβόλια κατά του καρκίνουγια τη θεραπεία και την πρόληψη του καρκίνου. Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ, εκτός από το ότι επιδεικνύουν δραστικότητα συνοδού προς τα πεπτιδικά αντιγόνα όγκου, διευκολύνουν την είσοδο συμπλεγμάτων HSP-πεπτιδίου στα κύτταρα λόγω της ενδοκυττάρωσης του υποδοχέα. Αυτό επέτρεψε στα εμβόλια που βασίζονται στο HSP να περάσουν από μελέτες ζωικών μοντέλων στην κλινική θεραπεία του καρκίνου μάλλον γρήγορα. Βελτιωμένες μορφές εμβολίων HSP λαμβάνονται με απομόνωση συμπλεγμάτων HSP70-πεπτιδίου από δενδριτικά κύτταρα συντηγμένα με κύτταρα όγκου.
Pramod K. Srivastava ( Pramod K. Srivastava, καθηγητής ιατρικής και διευθυντής του Κέντρου Ανοσοθεραπείας Καρκίνου και Λοιμωδών Νοσημάτων στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ)- ένας από τους πρώτους ερευνητές του ρόλου των πρωτεϊνών θερμικού σοκ στο ανοσοποιητικό σύστημα. Με τη συμμετοχή του δημιουργήθηκε η εταιρεία Antigenics, αναπτύσσοντας με επιτυχία αντικαρκινικά εμβόλια βασισμένα σε HSP που απομονώνονται από μεμονωμένους όγκους ασθενών.
Αυτά τα φάρμακα, που βασίζονται σε διάφορες πρωτεΐνες θερμικού σοκ, υποβάλλονται επί του παρόντος σε κλινικές δοκιμές.
Πρωτεΐνες θερμικού σοκ στη γήρανση
Καθώς οι οργανισμοί γερνούν, χάνουν την ικανότητα να ανταποκρίνονται επαρκώς στις εξωτερικές πιέσεις και να διατηρούν την ομοιόσταση. Τα παλιά κύτταρα είναι πιο ευαίσθητα σε βλάβες και ασθένειες, επομένως η ευαισθησία σε αυτούς τους παράγοντες αυξάνεται με την ηλικία.
Κατά τη διάρκεια ζωής μιας σταθερής πρωτεΐνης, συμβαίνουν διάφορες μετα-μεταφραστικές αλλαγές σε αυτήν. Η σταθερότητα της πρωτεΐνης είναι μειωμένηλόγω πολυάριθμων επιβλαβών επιπτώσεων - οξείδωση πλευρικών αλυσίδων, γλυκοζυλίωση, απαμίνωση υπολειμμάτων ασπαραγινυλίου και γλουταμινυλίου, που οδηγεί στο σχηματισμό ισοπεπτιδικών δεσμών. η ευαισθησία σε πρωτεοτοξική βλάβη είναι αυξημένη λόγω λάθη στη μεταγραφή και τη μετάφραση και εκδηλώνεται με ελαττώματα στην αναδίπλωση των πρωτεϊνών. Η γήρανση χαρακτηρίζεται από αύξηση των τροποποιήσεων πρωτεΐνης που σχετίζονται με ομοιόσταση πήξης (εκ. ) . Οι λειτουργίες των συνοδών διαταράσσονται, η ανάγκη για αποικοδόμηση πρωτεΐνης αυξάνεται, αλλά Η δραστηριότητα της κύριας πρωτεολυτικής συσκευής, του πρωτεασώματος, μειώνεται επίσης με την ηλικίαοδηγώντας σε κίνδυνο γλυκοζυλίωσης. Η συσσώρευση συνοδεύεται επίσης από αναστολή πρωτεασώματος και διακοπή του κυτταρικού κύκλου. Με την ηλικία Η λυσοσωμική αποικοδόμηση των πρωτεϊνών είναι επίσης μειωμένη(πιθανόν λόγω καταστολής από λιποφουσκίνη). Η συσσώρευση λανθασμένων πρωτεϊνών και η αποδυνάμωση των αμυντικών μηχανισμών οδηγεί σε
Οι "πρωτεΐνες θερμικού σοκ" (συντομογραφία HSP ή HSP από τα αγγλικά. Heat shock proteins) είναι ειδικές ενώσεις που παράγουν τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών κατά την απότομη αύξηση της θερμοκρασίας ή ως αποτέλεσμα άλλων αγχωτικών φορτίων. Τα πρώτα HSP ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά από επιστήμονες στα μέσα του περασμένου αιώνα. Έκτοτε, ο ρόλος των πρωτεϊνών θερμικού σοκ σε φυτά, ζώα και ανθρώπους έχει μελετηθεί ενεργά.
Αρχικά, θεωρήθηκε ότι παίζουν αποκλειστικά προστατευτικό ρόλο, αποτρέποντας την εμφάνιση μη αναστρέψιμων βλαβών. Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου κατέστη σαφές ότι αυτές οι ενώσεις μπορούν να συμμετάσχουν ενεργά στην αναγέννηση των κατεστραμμένων κυτταρικών δομών, καθώς και στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος.
Συγκεκριμένα, υποτέθηκε ότι τα HSPs εμπλέκονται στη δέσμευση πρωτεϊνικών θραυσμάτων που εμφανίζονται κατά την καταστροφή των κακοήθων καρκινικών κυττάρων. Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζονται συσσωματώματα που αναγνωρίζονται από την αντικαρκινική ανοσία ως «επιθετικός», δηλ. εμφανίζεται η λεγόμενη «παρουσίαση αντιγόνου». Με άλλα λόγια, το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα έχει την ευκαιρία να «δει τον καρκίνο», ο οποίος υπό κανονικές συνθήκες μπορεί να καλυφθεί με μεγάλη επιτυχία από αυτόν. Ως αποτέλεσμα, ξεκινά η φυσική διαδικασία καταστροφής του όγκου.
Η επιβεβαίωση αυτής της θεωρίας, καθώς και η διεξοδική μελέτη της δομής της πρωτεΐνης θερμικού σοκ και της δράσης της σε ιστούς όγκου σε μοριακό επίπεδο, κατέστη δυνατή μόνο μετά την είσοδο αυτής της μοναδικής ουσίας στον διεθνή διαστημικό σταθμό. Στάλθηκε στο διάστημα από Ρώσους ειδικούς από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Υψηλής Καθαρής Βιοπαρασκευασμάτων FMBA, οι οποίοι συνέθεσαν HSP χρησιμοποιώντας αποκλειστικές τεχνολογίες γενετικής μηχανικής.
Χάρη στην έλλειψη βαρύτητας, τέλεια ομοιόμορφοι κρύσταλλοι πρωτεΐνης κατάλληλοι για ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ έχουν αναπτυχθεί από το αρχικό υλικό, «συσκευασμένοι» στους πιο λεπτούς μοριακούς σωλήνες. Το διαστημικό στάδιο κατέστησε δυνατή την επιτυχή επίλυση του κύριου προβλήματος που αντιμετωπίζουν οι επιστήμονες: υπό τις συνθήκες της βαρύτητας, οι πρωτεΐνες αυξάνονταν άνισα και ήταν αδύνατο να αποκτηθούν κρύσταλλοι με τη σωστή γεωμετρία στη Γη. Η ανάλυση των κρυσταλλικών πρωτεϊνών που αναπτύσσονται στο διάστημα πραγματοποιήθηκε από Ρώσους και Ιάπωνες επιστήμονες χρησιμοποιώντας σύγχρονο εξοπλισμό βαρέως τύπου.
Τα δεδομένα που ελήφθησαν αποτέλεσαν τη βάση για τη δημιουργία ενός μοναδικού φαρμάκου, το αποτέλεσμα του οποίου δοκιμάστηκε πρώτα σε δοκιμαστικούς σωλήνες σε κυτταροκαλλιέργειες και στη συνέχεια σε πειραματόζωα. Τα ποντίκια με σάρκωμα και μελάνωμα, συμπεριλαμβανομένων ζώων με το τέταρτο (τελικό) στάδιο της νόσου, υποβλήθηκαν σε θεραπεία με ένα φάρμακο που βασίζεται σε συντιθέμενο HSP.
Τα αποτελέσματα ήταν κάτι παραπάνω από εντυπωσιακά:
- η απόλυτη πλειονότητα των ποντικών ανάρρωσε πλήρως.
- δεν καταγράφηκε παρενέργεια.
Πώς οι Ρώσοι επιστήμονες παίρνουν πρωτεΐνη θερμικού σοκ
Το HSP παράγεται από βακτηριακά κύτταρα που έχουν εισαγάγει ένα γονίδιο που απομονώνεται από ανθρώπινα κύτταρα και έχει κλωνοποιηθεί. Αυτό το γονίδιο είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση της πρωτεΐνης θερμικού σοκ. Επί του παρόντος, η κατασκευή του με χρήση αυτής της τεχνολογίας πραγματοποιείται στις εγκαταστάσεις παραγωγής του Ινστιτούτου Ερευνών του OChB.
Πώς «λειτουργεί» το φάρμακο και ποιοι τύποι καρκίνου μπορούν να αντιμετωπιστούν με αυτό
Η χρήση του βιολογικού προϊόντος στοχεύει στην αύξηση της συγκέντρωσης του HSP στους ιστούς όγκου των καρκινοπαθών σε τιμές που προκαλούν θεραπευτικό αποτέλεσμα. Αυτή η ανάγκη υφίσταται επειδή η πρωτεΐνη θερμικού σοκ στο ανθρώπινο σώμα «υποδεικνύει ανοσία για καρκίνο»:
- παράγεται σε πολύ μικρές ποσότητες.
- δεν μπορεί να «συναρμολογηθεί» σε υγιή κύτταρα και να «μεταφερθεί» σε άτυπα καρκινικά κύτταρα.
Οι προγραμματιστές ισχυρίζονται ότι η μέθοδος που έχουν αναπτύξει είναι καθολική, όπως και η ίδια η πρωτεΐνη, που παράγεται από όλους τους ιστούς του σώματός μας, είναι καθολική. Επομένως, εάν περαιτέρω δοκιμές επιβεβαιώσουν το θεραπευτικό αποτέλεσμα του φαρμάκου και δεν ανιχνευθούν παρενέργειες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία απολύτως όλων των μορφών καρκίνου.
Άλλα πλεονεκτήματα της ρωσικής ανάπτυξης:
- Η θεραπεία είναι αποτελεσματική στα τελικά στάδια, π.χ. ακριβώς όταν είναι εξαιρετικά δύσκολο, πολύ συχνά αδύνατο, να αντιμετωπίσεις τον όγκο με οποιονδήποτε άλλο τρόπο.
- Οι επιστήμονες εξετάζουν το ενδεχόμενο στοχευμένης δράσης του φαρμάκου. Μέχρι τώρα, το φάρμακο χορηγούνταν σε πειραματόζωα ενδοφλεβίως και διανέμονταν μέσω του αίματος σε όλο το σώμα. Στο στάδιο των κλινικών δοκιμών, οι ειδικοί σχεδιάζουν να δοκιμάσουν τη μέθοδο στοχευμένης χορήγησης πρωτεΐνης θερμικού σοκ σε καρκινικά κύτταρα παράλληλα με την ενδοφλέβια χορήγηση, ελπίζοντας να αυξήσουν περαιτέρω την αποτελεσματικότητα της θεραπείας και να μειώσουν τον κίνδυνο παρενεργειών. Αυτή η δυνατότητα διακρίνει θεμελιωδώς τη ρωσική τεχνολογία από τη μέθοδο θεραπείας κυττάρων CAR-T, η επίσημη εισαγωγή της οποίας στην κλινική πράξη αναμένεται το καλοκαίρι του 2017.
Έχουν ήδη βρεθεί χρήματα για το τελικό στάδιο των προκλινικών μελετών του νέου φαρμάκου (περίπου 100 εκατομμύρια ρούβλια). Μένει να βρεθεί ένας χορηγός που θα μοιραστεί τη χρηματοδότηση για κλινικές δοκιμές με το κράτος. Μέχρι στιγμής, έχουν δοθεί προτεραιότητες στις ρωσικές επιχειρήσεις. Εάν δεν βρεθούν Ρώσοι χορηγοί, θα εξεταστούν επιλογές για συνεργασία με Ιάπωνες επιχειρηματίες ή επιχειρηματικές δομές από άλλες χώρες. Μπορεί να χρειαστούν άλλα 3-4 χρόνια για να ολοκληρωθεί η διαδικασία δοκιμών. Με θετικό αποτέλεσμα, οι ογκολόγοι θα είναι σε θέση να αποκτήσουν ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό εργαλείο για την καταπολέμηση του καρκίνου.
Τι μπορεί να αποτρέψει τους επενδυτές και να μειώσει το επίπεδο αισιοδοξίας στις προβλέψεις
Οι επενδύσεις σε οποιεσδήποτε κλινικές δοκιμές εγκυμονούν αρκετά μεγάλους κινδύνους για την επιχείρηση. Πράγματι, ακόμη και με τη σύγχρονη ανάπτυξη της επιστήμης, είναι αδύνατο να υποθέσουμε με απόλυτη βεβαιότητα πώς θα συμπεριφέρεται ένα νέο φάρμακο, πόσο αποτελεσματικό και ασφαλές θα είναι όχι σε δοκιμαστικό σωλήνα και στο σώμα ενός εργαστηριακού ποντικιού, αλλά στην πράξη. Ωστόσο, η αναζήτηση επενδύσεων είναι μόνο θέμα χρόνου.
Ο χρόνος θα δείξει πόσο αποτελεσματική θα είναι η νέα μέθοδος. Για παράδειγμα, δεν μπορεί να αποκλειστεί ότι με εξασθενημένη φυσική ανοσία, η ικανότητά του να καταπολεμά έναν όγκο μπορεί απλώς να μην είναι αρκετή.
Και, φυσικά, μόνο μετά από λίγα χρόνια θα είναι δυνατό να καταλάβουμε:
- εάν τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να μεταλλαχθούν σε αναζήτηση προστασίας έναντι των "δόσεων σοκ" του HSP.
- εάν η δράση του φαρμάκου θα προκαλέσει ανεπιθύμητες συνέπειες μακροπρόθεσμα.
θερμικό σοκ θερμικό σοκ- θερμικό σοκ.
Η κατάσταση στρες του σώματος μετά από έκθεση σε αυξημένη θερμοκρασία, ιδίως, T.sh.χρησιμοποιείται για την πρόκληση πολυπλοειδίας<επαγόμενη πολυπλοειδία> κυρίως σε ζώα αναπαραγωγής νερού (ψάρια, οστρακοειδή): η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται στους 29-33 o C για 2-20 λεπτά. (η κανονική θερμοκρασία επώασης είναι συνήθως 15-20 o C) μετά από 3-10 λεπτά. (επαγωγή τριπλοειδίας) ή μετά από 20-40 min. (επαγωγή τετραπλοειδίας) μετά τη γονιμοποίηση. επίσης ικανός T.sh.αναλύουν τη δραστηριότητα ειδικών πρωτεϊνών θερμικού σοκ<πρωτεΐνες θερμικού σοκ>, δραστηριότητα ρουφηξιώματος<φουσκώνοντας> στη Δροσόφιλα (στην προκειμένη περίπτωση T.sh.στους 41-43 o C).
(Πηγή: "English-Russian Explanatory Dictionary of Genetic Terms". Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Μόσχα: VNIRO Publishing House, 1995)
Δείτε τι είναι το "θερμικό σοκ" σε άλλα λεξικά:
θερμικό σοκ- * εγκεφαλικό σοκ * θερμικό σοκ αγχωτική κατάσταση του σώματος λόγω έκθεσης σε αυξημένη θερμοκρασία. T. sh. χρησιμοποιείται: α) για την πρόκληση πολυπλοειδίας (βλ.) σε ψάρια, μαλάκια, επώαση ατόμων μετά τη γονιμοποίηση στους = 29 33 ° C (αντί για ... ... Γενεσιολογία. εγκυκλοπαιδικό λεξικό
θερμικό σοκ- Η κατάσταση στρες του σώματος μετά από έκθεση σε αυξημένη θερμοκρασία, ιδίως T.sh. Χρησιμοποιείται για την πρόκληση πολυπλοειδίας κυρίως σε ζώα αναπαραγωγής νερού (ψάρια, μαλάκια): η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται στους 29-33 o C για 2-20 λεπτά. ... ... Εγχειρίδιο Τεχνικού Μεταφραστή
θερμικό σοκ- Συν.: Θερμική εξάντληση. Εμφανίζεται όταν υπερθέρμανση λόγω ανεπαρκούς απόκρισης των καρδιακών αγγείων σε εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία, ιδιαίτερα συχνά αναπτύσσεται σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας που λαμβάνουν διουρητικά. Δείχνει αδυναμία... Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό Ψυχολογίας και Παιδαγωγικής
ΥΠΕΡΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΠΛΗΞΙΑ- μέλι. Η υπερθέρμανση (θερμική συγκοπή, θερμική κατάρρευση, θερμική κατάρρευση) και η θερμοπληξία (υπερπυρεξία, ηλίαση, υπερθέρμανση του σώματος) είναι παθολογικές αντιδράσεις του σώματος σε υψηλές περιβαλλοντικές θερμοκρασίες που σχετίζονται με ... Εγχειρίδιο ασθενειών
- (Eng. HSP, Heat shock proteins) είναι μια κατηγορία λειτουργικά όμοιων πρωτεϊνών, η έκφραση των οποίων αυξάνεται με αύξηση της θερμοκρασίας ή υπό άλλες συνθήκες που πιέζουν το κύτταρο. Αυξημένη έκφραση γονιδίων που κωδικοποιούν θερμικές πρωτεΐνες ... ... Wikipedia
Ένα τετραμερές που αποτελείται από τέσσερα ίδια μόρια πρωτεΐνης p53. Διασυνδέονται με τομείς που είναι υπεύθυνοι για τον ολιγομερισμό (βλ. κείμενο). Η ρ53 (πρωτεΐνη p53) είναι ένας μεταγραφικός παράγοντας που ρυθμίζει τον κυτταρικό κύκλο. Σε μη μεταλλαγμένη κατάσταση ... ... Wikipedia
Όλα τα ζωντανά κύτταρα ανταποκρίνονται στην αύξηση της θερμοκρασίας και σε ορισμένες άλλες πιέσεις συνθέτοντας ένα συγκεκριμένο σύνολο πρωτεϊνών που ονομάζονται πρωτεΐνες θερμικού σοκ (Hsp, πρωτεΐνη θερμικού σοκ, πρωτεΐνη στρες). Σε ορισμένα βακτήρια, βρέθηκε μια καθολική προσαρμοστική απόκριση ως απόκριση σε διάφορους παράγοντες στρες (υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, απότομη μετατόπιση του pH, κ.λπ.), η οποία εκδηλώνεται στην εντατική σύνθεση μιας μικρής ομάδας παρόμοιων πρωτεϊνών. Τέτοιες πρωτεΐνες ονομάζονται πρωτεΐνες θερμικού σοκ και το ίδιο το φαινόμενο ονομάζεται σύνδρομο θερμικού σοκ. Το στρες σε ένα βακτηριακό κύτταρο προκαλεί αναστολή της σύνθεσης συμβατικών πρωτεϊνών, αλλά προκαλεί τη σύνθεση μιας μικρής ομάδας πρωτεϊνών, η λειτουργία της οποίας πιθανώς είναι να εξουδετερώνει το στρες προστατεύοντας τις πιο σημαντικές κυτταρικές δομές, κυρίως νουκλεοειδή και μεμβράνες. Οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί που ενεργοποιούνται στο κύτταρο υπό επιρροές που προκαλούν το σύνδρομο θερμικού σοκ δεν είναι ακόμη σαφείς, αλλά είναι προφανές ότι πρόκειται για έναν καθολικό μηχανισμό μη ειδικών προσαρμοστικών τροποποιήσεων.
Όπως αναφέρθηκε ήδη, οι HSPs περιλαμβάνουν πρωτεΐνες που συντίθενται από κύτταρα ως απόκριση σε θερμικό σοκ όταν η έκφραση της κύριας δεξαμενής πρωτεϊνών που εμπλέκονται στον φυσιολογικό μεταβολισμό καταστέλλεται. Η οικογένεια HSP των 70 kDa (ευκαρυωτικό HSP-70 και προκαρυωτικό DnaK) περιλαμβάνει πρωτεΐνες θερμικού σοκ που παίζουν ουσιαστικό ρόλο τόσο στη διασφάλιση της κυτταρικής επιβίωσης κάτω από στρεσογόνες συνθήκες όσο και στον φυσιολογικό μεταβολισμό. Το επίπεδο ομολογίας μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών πρωτεϊνών υπερβαίνει το 50% με πλήρη ταυτότητα μεμονωμένων περιοχών. Οι HSP 70 kDa είναι μία από τις πιο διατηρημένες ομάδες πρωτεϊνών στη φύση (Lindquist Craig, 1988; Yura et al., 1993), το οποίο πιθανώς οφείλεται στις λειτουργίες συνοδού που εκτελούν αυτά τα HSP στα κύτταρα
Η επαγωγή γονιδίων πρωτεΐνης θερμικού σοκ (HSP) σε ευκαρυώτες συμβαίνει υπό την επίδραση του παράγοντα θερμικού σοκ HSF. Σε κύτταρα χωρίς στρες, ο HSF υπάρχει τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στον πυρήνα ως μονομερής μορφή συνδεδεμένη με το Hsp70 και δεν έχει δραστηριότητα δέσμευσης DNA. Σε απόκριση σε θερμικό σοκ ή άλλο στρες, το Hsp70 διασπάται από το HSF και αρχίζει να διπλώνει τις μετουσιωμένες πρωτεΐνες. Το HSF συναρμολογείται σε τριμερή, έχει δράση δέσμευσης DNA, συσσωρεύεται στον πυρήνα και συνδέεται με τον προαγωγέα. Ταυτόχρονα, η μεταγραφή των συνοδών στο κύτταρο αυξάνεται πολλές φορές. Αφού περάσει το στρες, η απελευθερωμένη Hsp70 προσκολλάται και πάλι στον HSF, ο οποίος χάνει τη δεσμευτική του δράση στο DNA και όλα επιστρέφουν στο φυσιολογικό [Morimoto ea 1993]. Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ εμφανίζονται στην επιφάνεια των κυττάρων της αρθρικής μεμβράνης κατά τη διάρκεια βακτηριακών λοιμώξεων.
Οι περισσότερες από αυτές τις πρωτεΐνες θερμικού σοκ παράγονται ως απόκριση σε άλλα επιβλαβή ερεθίσματα. Ίσως βοηθούν το κύτταρο να επιβιώσει από στρεσογόνες καταστάσεις. Υπάρχουν τρεις κύριες οικογένειες πρωτεϊνών θερμικού σοκ - μια οικογένεια πρωτεϊνών με προβλήτα. με μάζα 25, 70 και 90 kDa (hsp25, hsp70 και hsp90. Πολλές πολύ παρόμοιες πρωτεΐνες από καθεμία από αυτές τις οικογένειες έχουν βρεθεί σε φυσιολογικά κύτταρα. Βοηθούν στη διάλυση και την αναδίπλωση μετουσιωμένων ή κακοδιπλωμένων πρωτεϊνών. Έχουν επίσης άλλες λειτουργίες.
Οι πρωτεΐνες της οικογένειας hsp70 είναι οι καλύτερα μελετημένες. Αυτές οι πρωτεΐνες συνδέονται με πολλές άλλες πρωτεΐνες, καθώς και με μη φυσιολογικά πρωτεϊνικά σύμπλοκα και συσσωματώματα, από τα οποία στη συνέχεια απελευθερώνονται με την προσκόλληση του ATP. Βοηθούν στη διάλυση και την αναδίπλωση συσσωματωμένων ή κακώς διπλωμένων πρωτεϊνών μέσω πολλαπλών κύκλων προσθήκης και υδρόλυσης ATP. Οι μη φυσιολογικές πρωτεΐνες υπάρχουν σε οποιοδήποτε κύτταρο, αλλά υπό ορισμένες επιρροές, όπως το θερμικό σοκ, ο αριθμός τους στο κύτταρο αυξάνεται δραματικά και, κατά συνέπεια, υπάρχει ανάγκη για μεγάλη ποσότητα πρωτεϊνών θερμικού σοκ. Τι παρέχεται από την ενεργοποίηση της μεταγραφής ορισμένων γονιδίων θερμικού σοκ.
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ, που σχηματίζουν ένα σύμπλεγμα με την αναπτυσσόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα, εμποδίζουν τη μη ειδική συσσώρευση και αποικοδόμησή της από τη δράση των ενδοκυτταρικών πρωτεϊνασών, συμβάλλοντας στη σωστή αναδίπλωση των μπλοκ, η οποία συμβαίνει με τη συμμετοχή άλλων συνοδών. Το Hsp70 εμπλέκεται στην εξαρτώμενη από το ΑΤΡ ξεδίπλωμα πολυπεπτιδικών αλυσίδων, καθιστώντας μη πολικές περιοχές πολυπεπτιδικών αλυσίδων διαθέσιμες στη δράση πρωτεολυτικών ενζύμων.
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ κωδικοποιούνται από μια οικογένεια εξελικτικά ανθεκτικών γονιδίων που εκφράζονται ως απόκριση σε μια ποικιλία αγχωτικών συνθηκών και εμπλέκονται σε μηχανισμούς προσαρμογής. Ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια θερμικού σοκ στη Drosophila, οι πρωτεΐνες του στρες εμπλέκονται στις περισσότερες φυσιολογικές διεργασίες όλων των ζωντανών οργανισμών και αποτελούν συστατικό ενός μόνο μηχανισμού σηματοδότησης [Ananthan J., Goldberg A.L. 1986, Massa S.M., Swanson R.A. 1996, Morimoto R., Tissieres A. 1994, Ritossa F. 1962].
Η ενεργοποίηση των μεταγραφικών παραγόντων των πρωτεϊνών του στρες (HSF) συμβαίνει με τη φωσφορυλίωση τους υπό την επίδραση αύξησης της ενδοκυτταρικής συγκέντρωσης ασβεστίου, αντιδράσεων ελεύθερων ριζών υπεροξείδωσης λιπιδίων και άλλων διεργασιών οξειδωτικού στρες, ενεργοποίησης αναστολέων πρωτεάσης και κινασών τυροσίνης. Αλλά το κύριο έναυσμα που πυροδοτεί τη σύνθεση πρωτεϊνών του στρες είναι η ανεπάρκεια ATP, η οποία συνοδεύει την ανεπαρκή παροχή οξυγόνου και γλυκόζης στον εγκεφαλικό ιστό [Benjamin I. J., Hone S. 1992, Bruce J.L., Price B.D. 1993, Cajone F., Salina M. 1989, Courgeon A.-M., Rollet Ε. 1988, Freeman M.L., Borrelli M.J. 1995, Kil H.Y., Zhang J. 1996, Suga S., Novak T.S., Jr. 1998 , Price B.D., Calderwood S.K. 1991, Zhou Μ., Wu X. 1996].
Υπάρχουν διάφορες κατηγορίες παραγόντων μεταγραφής πρωτεΐνης στρες, μεταξύ των οποίων η πρωτεΐνη HSF1 είναι μεσολαβητής απόκρισης στρες και η πρωτεΐνη HSF2 είναι ρυθμιστής των γονιδίων hsp. Υπό συνθήκες εγκεφαλικής ισχαιμίας, οι HSF1 και HSF2 ενεργοποιούν συνεργιστικά τη γονιδιακή μεταγραφή. Σχηματίζουν ενεργοποιημένα τριμερή που συνδέονται με ρυθμιστικές αλληλουχίες (HSEs) στις περιοχές υποκινητή των γονιδίων στρες, με αποτέλεσμα τη σύνθεση mRNA. Η συσσώρευση πρωτεϊνών στρες οδηγεί στην "ενεργοποίηση" του αυτορυθμιστικού βρόχου, διακόπτοντας την περαιτέρω έκφρασή τους [ Baler R., Zou J. 1996, Mestril R., Ch, S.-H. 1994, Sistonen L, Sarge K.D. 1994, Rabindran S.K., Haroun R.I. 1993, Sarge K.D., Murphy S. 1993, Sorger P.K., Pelham H.R.B. 1987, Wu C., Wilson S. 1987, Nakai A., Morimoto R. 1993, Nowak T.S., Jacewicz M. 1994, Scharf K.-D., Rose S. 1990, Schuetz T.J., Gallo G.J. 1991].
Σε πειραματικά μοντέλα με εστιακή εγκεφαλική ισχαιμία, βρέθηκε ότι η έκφραση του γονιδίου της κύριας πρωτεΐνης του στρες, της πρωτεΐνης HSP72, καταγράφεται σε περιορισμένη περιοχή του εγκεφάλου με μείωση της εγκεφαλικής ροής αίματος κάτω από το 50% του κανόνα και μόνο σε κύτταρα που παραμένουν βιώσιμα. Αντίστοιχα, στην πυρηνική ζώνη της ισχαιμίας, η έκφραση του γονιδίου hsp72 παρατηρείται κυρίως σε αγγειακά ενδοθηλιακά κύτταρα που είναι πιο ανθεκτικά στην ισχαιμία. στην οριακή περιοχή του εμφράγματος - και στα νευρογλοιακά κύτταρα, στη ζώνη του μισού - και στους νευρώνες [