U wszystkich organizmów
żywych w odpowiedzi na
reakcje stresowe dochodzi do
indukcji

syntezy

grupy

polipeptydów.
Ponieważ

odkrycia

tego

dokonano w związku ze
zjawiskiem

hipertermii,

opisywane peptydy zostały
nazwane

białkami

szoku

cieplnego.

Białka szoku cieplnego (HSP - ang. Heat shock
proteins) są grupą białek, których ekspresja
wzrasta, kiedy komórki są narażone na działanie
czynników stresowych, takich jak:

 podwyższona temperatura (10% ponad wartość
fizjologiczną),


infekcje wirusowe,

 zmiana pH środowiska,

 czynniki uszkadzające DNA,

 zapalenia,

 działanie toksyn,

 obecność etanolu,

 promieniowanie UV,

 brak substancji odżywczych,

 niedotlenienie, itp.

Odpowiedź szoku termicznego jest
charakterystyczna

dla

wszystkich

organizmów, a wzrost stężenia HSP
zachodzi
w wyniku podwyższenia transkrypcji
genów szoku termicznego. Niektóre z
genów szoku termicznego mogą być
aktywowane

podczas

normalnego

wzrostu i rozwoju organizmu.
HSP pochodzące z różnych organizmów
charakteryzują się wysokim stopniem
homologii

zarówno

na

poziomie

sekwencji

aminokwasowej

jak

i

struktury. Wiele z tych protein to białka
opiekuńcze, proteazy lub białka z nimi
współpracujące.

W komórkach eukariotycznych odpowiedź na szok
termiczny regulowana jest na etapie inicjacji
transkrypcji

przez

uaktywnienie

czynnika

transkrypcyjnego,

zwanego

czynnikiem

szoku

cieplnego HSF (Heat Shock Factor).
W

komórkach

drożdży

i

muszki

owocówki

zidentyfikowano

tylko

jeden

czynnik

szoku

termicznego (HSF). W komórkach innych organizmów
eukariotycznych zidentyfikowano ich przynajmniej
dwa (mysz, człowiek- HSF1, HSF2) lub trzy (pomidor,
kura – HSF1, HSF2, HSF3).
Czynniki

szoku

termicznego

różnią

się

funkcjonalnością, np.:

 HSF1 odpowiada za indukcję odpowiedzi szoku
termicznego,

 HSF2 jest aktywowany podczas specyficznych
etapów rozwoju i różnicowania komórek.

W zależności od wielkości wyróżnia się pięć klas
białek szoku cieplnego (HSP):

 Hsp 110 - białko to znajduje się w jądrze
komórkowym
i produkowane jest jedynie przez komórki
ssaków. Sugerowano, że hsp 110 może odgrywać
pewną

rolą

w odnowie aktywności jądra komórkowego,

 Hsp 90 - białko to związane jest z receptorami
hormonalnymi oraz z co najmniej dwoma
białkami związanymi z glukozą. Białko to wywiera
głównie działanie ochronne poprzez różnorodne
typy interakcji z białkami, które nie wymagają
hydrolizy ATP. Jest ono obecne także w
komórkach nie eksponowanych na czynniki
stresowe, jednakże jego stężenie może wzrosnąć
nawet pięciokrotnie w wyniku zadziałania stresu
cieplnego. Hsp 90 współdziała z niektórymi
receptorami dla hormonów steroidowych i
kinazami białkowymi.

 Hsp 70 - w skład rodziny hsp 70 wchodzi 21
białek.

Jedno

z tych białek - HSP 73 jest jednym z genów, do
którego ekspresji dochodzi na wczesnym etapie
zarodkowym w czasie aktywacji genomu zygoty.
Inne białko z tej grupy - HSP 72 zwiększa swoją
ekspresję

w

warunkach

stresu

oraz

w odpowiedzi na transfekcję onkogenów,

 Hsp o średniej masie cząsteczkowej - do ich
ekspresji na niewielkim poziomie dochodzi w
mitochondriach i błonach komórkowych w
warunkach nieobecności czynników stresowych,

 Hsp o niskiej masie cząsteczkowej - tworzą
różnorodną grupę, włączając oksygenazę hemu,
statminę oraz mały polipeptyd - ubikwitynę,
białka

odgrywające

rolę

w nie lizosomalnym procesie usuwania
agregatów zdenaturowanych białek.

Dużą grupę białek szoku cieplnego
tworzą
tzw. białka chaperonowe.

Białka opiekuńcze (chaperony) to
białka

uczestniczące

w

wielu

procesach komórkowych, związanych
głównie

z

utrzymaniem

odpowiedniej

konformacji oddziałujących z nimi
białek.

Białka opiekuńcze asystują przy:

 replikacji i transkrypcji DNA ,

 prawidłowym fałdowaniu się nowych
białek i ich transporcie do organelli,

 wydzielaniu białek poza komórkę i
transporcie substancji do jej wnętrza,

 biorą udział w rozbijaniu agregatów
białkowych , aktywacji receptorów i
degradacji białek,

 umożliwiają także funkcjonowanie tzw.
kompleksów MHC,

 odpowiedzialnych za prawidłowe reakcje
układu odpornościowego.

Regulacja ekspresji genów przez hormony
steroidowe

Znaczącą rolę w regulacji ekspresji genów
odgrywają hormony steroidowe, które wpływają
na wzrost i różnicowanie się komórek u wyższych
organizmów eukariotycznych. Sygnał hormonalny
(ligand) przekazywany jest do genu docelowego
przez receptory wewnątrzkomórkowe. Wiązanie
ligand do odpowiedniego receptora uruchamia
interakcję

tak

powstałego

kompleksu

z

charakterystyczną regulatorową sekwencją DNA
w

genie

docelowym,

zwaną

elementem

odpowiedzi

hormonalnej

(HRE,

Hormon

Response Element). Receptor związany z
ligandem ułatwia tworzenie się kompleksu
z innymi czynnikami transkrypcyjnymi i
stymuluje transkrypcję.

Elementy odpowiedzi na hormon regulują
ekspresję sąsiadujących genów oraz inne
miejsca kontroli transkrypcji
HRE dzieli się na 4 klasy:

 GRE – element odpowiedzi
glikokortykoidów, wiąże on też receptory
AR, PR, MR;

 ERM – element odpowiedzi estradiolu;

 TRE – element odpowiedzi hormonu
tarczycy, do którego dołącza się również
receptor RAR;

 DRE – ostatnią grupę stanowi sekwencja,
która wiąże „receptory sieroce” (receptory
białek o nieznanej funkcji i ligandach).

Podczas

nieobecności

liganda

większość

receptorów ER, PR, AR zlokalizowanych jest w
cytoplaźmie, a kompleks receptor-hormon migruje
do jądra komórkowego, aby modulować ekspresję
genów. Pewna ilość receptorów występuje też
w jądrze, niezależnie od obecności hormonu.
Receptory GR, MR, TR, RAR występują w jądrze
niezależnie od obecności ligand.
Receptory jądrowe hormonów steroidowych są
typowym przykładem białek transregulatorowych
transkrypcji. Umożliwiają one interakcję z innymi
białkami,

a

zwłaszcza

z uniwersalnymi czynnikami transkrypcyjnymi
(polimeraza
RNA II i czynnikTFII) i działają stabilizująco na
czynniki wiążące w pobliżu promotora. Ten sposób
interakcji cząsteczek steroidowych receptorów
jądrowych nazywa się transaktywacją.

Wykonały:

Marta Bienasz

Jolanta Gutowska

Justyna Lipińska