Если стрессорным фактором является тепловой шок, такие белки называют белками теплового шока (БТШ, англ.
«Космическое» российское лекарство от всех видов рака будет доступным
Симбирцев рассказал, что «Белок теплового шока» – молекула, которая синтезируется любыми клетками организма человека в ответ на различные стрессорные воздействия. Присутствие антител класса G к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (сHSP60) характеризует персистирующее течение хламидиоза. Белок теплового шока Hsp70 снижает чувствительность опухолевых клеток к терапии. Для справки: Белки теплового шока (Hsp 70) могут использоваться для коррекции нейродегенеративных заболеваний, а также последствий инсультов, инфарктов и нарушений периферического кровообращения. Тепловой шок и другие стрессорные воздействия наполняют клетку аномальными белками, на что шапероны реагируют связыванием этих белков и высвобождением фактора транскрипции теплового шока-1 (Hsf1). Подтверждение этой теории, а также доскональное изучение структуры белка теплового шока и его действия в опухолевых тканях на молекулярном уровне, стало возможным только после того, как это уникальное вещество попало на международную космическую станцию.
Ген белка теплового шока ассоциирован с боковым амиотрофическим склерозом
Использование белков теплового шока (БТШ70) открывает большие перспективы в лечении онкологии. Учёные из Института цитологии РАН в ходе серии экспериментов выяснили, что белок теплового шока Hsp70, который начинает репродуцироваться организмом при повышении температуры тела или при стрессе, подавляет рост новообразований. Белки теплового шока также синтезируются у D. melanogaster во время восстановления после длительного воздействия холода в отсутствие теплового шока. Учёные из БелГУ вместе с российскими и британскими коллегами нашли подтверждения существования прямой связи между последовательностью гена, который контролирует выработку белка теплового шока HSP70, и характером протекания ишемического инсульта. В результате была подтверждена эффективность уже известных геропротекторов, включая иммунодепрессант рапамицин, а также двух новых, монордена и танеспимицина, принадлежащих к группе ингибиторов белка теплового шока 90 (Hsp90).
Последние новости
- Genes: тяжесть инсульта зависит от типа белка теплового шока
- «Это не то лекарство, которое поднимет Лазаря»: правда о разработке «от всех видов рака»
- В ожидании чуда
- Как российские ученые получают белок теплового шока
- Попасть в клетку: белковый препарат восстановит нервы | Статьи | Известия
- В ожидании чуда
Белок теплового шока Hsp70 снижает чувствительность опухолевых клеток к терапии
Эти киназы в конечном итоге гиперфосфорилируют тау-белок, что приводит к его агрегации и образованию нейрофибриллярных клубков НФК , дестабилизации микротрубочек, нарушениям синаптической активности и, как следствие, развитию когнитивного дефицита [ 34 ]. Образцы ткани головного мозга пациентов с БА показывают ослабление экспрессии некоторых шаперонов семейств sHSPs и HSP70 [ 115 ], а также их колокализацию с амилоидными бляшками и НФК, что может указывать на взаимодействие HSPs с патологическими белками, приводящими к развитию БА [ 116 ]. Действительно, функционируя в цитоплазме, Hsp70 ингибирует агрегацию амилоидного белка тау на ранних этапах и подавляет формирование тау-агрегатов. Hsp70 изолирует олигомеры и зрелые тау-фибриллы, нейтрализуя их способность повреждать мембраны и препятствуя дальнейшему распространению тау-патологии между клетками [ 117 ].
На моделях БА у мух Drosophila sp. Нейропротективные эффекты Hsp70 обусловлены активацией различных вне- и внутриклеточных сигнальных каскадов. После интраназального введения Hsp70 мышам в генетической модели БА отмечается усиление экспрессии генов, участвующих в процессинге и презентации антигена, особенно членов главного комплекса гистосовместимости.
Авторы работы предполагают, что одной из нейропротекторных функций Hsp70 является активация адаптивного иммунитета [ 120 ]. Наряду с Hsp70 малые шапероны sHSPs также вовлечены в уменьшение токсичности амилоидных белков. Недавно выяснено, что Hsp22 и Hsp27 связываются со сформировавшимися амилоидными бляшками, ингибируют их фибриллизацию и останавливают интоксикацию [ 121 ].
Показано, что Hsp27 способен превращать маленькие токсичные олигомеры в большие нетоксичные белковые комплексы, которые затем могут удаляться из нейронов путем аутофагии. Скопления mHTT разрушают цитоскелет клеток и нарушают процесс транспорта синаптических везикул для дальнейшего экзоцитоза, что приводит к появлению у больных таких симптомов, как гипер- или гипокинезия, в зависимости от того, какой путь передачи нервного импульса прямой активирующий или непрямой тормозный затронут [ 123 ]. Частично этот процесс обусловлен включением шаперонов в состав агрегатов mHTT, а частично является следствием аномально быстрого разрушения фактора теплового шока HSF-1, индуцирующего процесс экспрессии HSPs [ 124 ].
Однако долгое время оставалось неизвестным, за счет каких механизмов Hsp70 и другие HSPs оказывают свои нейропротективные эффекты. В 2011 г. Hsp70 АТФ-зависимо связывается с белковыми фрагментами, богатыми полиQ-повторами, что предполагает участие его шаперонной активности в разрушении белковых агрегатов.
В 2015 году в модели in vitro было установлено, что именно взаимодействие Hsp70 и Hsp40 с аминокислотами в N-терминальном участке гентингтина препятствует формированию его патологических агрегатов [ 127 ]. Активация ответа теплового шока и увеличение содержания в клетках HSPs приводит к ускорению процесса агрегации мутантных белков, а также способствует протеасомной деградации растворимого mHTT и аутофагии нерастворимых агрегатов [ 128 ]. Недавно продемонстрировано, что критическим участником образования токсичных белковых агрегатов в моделях БГ является глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназа ГАФД , которая может выступать как субстрат для процессов белковой агрегации.
Одной из функций конститутивной формы шаперона Hsc70 является регуляция клатрин-опосредованного эндоцитоза, процесса, необходимого для интернализации некоторых мембранных рецепторов. Однако в патологических состояниях Hsc70 вовлекается в процесс агрегации гентингтина и других белков с полиQ-хвостами, содержание его в цитоплазме клетки в свободной форме снижается и процесс эндоцитоза нарушается, что может частично объяснить возникновение когнитивного дефицита, наблюдаемого при БГ [ 130 ]. При этом увеличение содержания Hsc70 останавливает развитие этих нарушений.
Практически у всех пациентов с АЛС postmortem в цитоплазме нейронов головного мозга обнаруживаются белковые агрегаты, включающие убиквитин и ДНК-связывающий белок TDP-43, который в норме присутствует только в ядрах нервных клеток [ 133 ]. Неправильная конформация и цитозольная локализация TDP-43 приводят к потере его функциональной активности, нарушая нормальное течение процессов транскрипции и трансляции в клетке. Более того, агрегаты TDP-43 являются токсичными для клеток и приводят к гиперактивации систем деградации белков, развитию нейровоспаления и гибели нейронов [ 134 ].
Исследование образцов головного мозга пациентов с АЛС показало колокализацию некоторых HSPs, в частности Hsp27, с агрегатами TDP-43, что свидетельствует о том, что в патологических условиях доступность этих шаперонов для выполнения их функций резко снижается, что ухудшает эффективность реакции нейронов на клеточный стресс и повышает их уязвимость [ 135 ]. Об участии HSPs в развитии патологического процесса при АЛС свидетельствует также тот факт, что уровни некоторых HSPs, в частности, Hsp70 и Hsp90, повышены в сыворотке крови больных людей, начиная с ранних стадий развития заболевания [ 136 ]. На модели АЛС на первичной культуре нейронов мыши и у дрожжей показано, что увеличение содержания в клетках шаперона Hsp40 снижает токсичность и агрегацию TDP43-белков, при этом общее содержание TDP43 в клетках не меняется [ 137 , 138 ].
Hsp40 способен поддерживать TDP-43 в растворимом конформационном состоянии, при этом не изменяя общее содержание TDP-43 в клетке. Таким образом, терапия с помощью активации ответа теплового шока или прямой индукции синтеза Hsp40 способна замедлить процесс патологического агрегирования TDP-43, интоксикации клеток и нейродегенерации [ 139 ]. В совокупности представленные результаты являются фундаментальным обоснованием для поиска нейропротективных препаратов, способных мобилизовать шаперонный механизм HSPs в нейронах головного мозга, с целью проведения превентивной или профилактической терапии конформационных заболеваний.
Основным активатором транскрипции генов HSPs при развитии стресса является транскрипционный фактор теплового шока HSF1 [ 140 ]. У всех эукариотических организмов в состоянии покоя HSF1 находится в мономерном, связанном с Hsp90 состоянии. В ответ на стресс HSF1 освобождается от Hsp90, тримеризуется, фосфорилируется, транслоцируется в ядро и запускает транскрипцию стресс-индуцируемых генов hsp [ 141 ].
Старение организма и развитие конформационных заболеваний сопровождаются пониженным уровнем экспрессии и активности HSF1, а значит и сниженной способностью нейронов противостоять токсическим повреждениям и нейродегенерации [ 8 ]. Следовательно, для мобилизации защитных механизмов требуется активация HSF1. Поэтому поиск безопасных малых молекул-индукторов HSF1 является приоритетной задачей современной биомедицины.
Одним из первых изученных активаторов HSF1 стал ингибитор Hsp90, антибиотик гелданамицин. Однако возможность применения гелданамицина в терапии конформационных заболеваний лимитирована его низкой растворимостью и слабой проходимостью через гематоэнцефалический барьер [ 144 ]. Другой активатор HSF1, аримокломол, лишен недостатков, свойственных гелданамицину, и поэтому проходит клинические испытания в качестве потенциального терапевтического агента для лечения АЛС [ 145 ].
Механизм действия аримокломола основан на его способности продлевать время пребывания HSF1 в связанном с ДНК состоянии и, таким образом, приводить к возрастанию экспрессии Hsp70 и других стресс-индуцируемых шаперонов. Однако терапевтическая эффективность аримокломола для лечения людей, страдающих АЛС, пока не доказана, хотя подтверждена его безопасность и хорошая переносимость даже при ежедневном приеме в течение 12 месяцев [ 146 ].
Разница между доменами в строении клетки в том, что у эукариотов есть оформленное клеточное ядро, в котором расположен развитый аппарат для деления клеток, у прокариотов же он менее развит, а клеточное ядро отсутствует. Ранее взаимодействие между белками теплового шока и белками, отвечающими за клеточное деление у прокариот, в научной литературе не встречалась. Для проверки гипотезы о том, что в ахолеплазме белок теплового шока IbpA оказывает влияние на белок, отвечающий за клеточное деление FtsZ, ученые ИНЦ РАН использовали несколько молекулярно-генетических методов. Клетки ахолеплазмы изучались с помощью просвечивающей электронной микроскопии, кроме того, применялся так называемый плазмонный поверхностный резонанс. Этот метод позволяет точно фиксировать взаимодействие различных биомолекул в клетке в режиме реального времени.
FtsZ — белок, который обнаружен почти у всех известных бактерий. Он запускает или активирует клеточное деление у бактерий, в том числе и у ахолеплазмы. Можно сказать, он регулирует размножение бактерий.
Protein and peptide letters 12 3 : 257—61.
PMID 15777275. Circulation research 83 2 : 117—32. PMID 9686751. Clinical hemorheology and microcirculation 37 1-2 : 19—35.
PMID 17641392. Journal of the American College of Surgeons 201 1 : 30—6. PMID 15978441. Circulation 111 14 : 1792—9.
PMID 15809372. PMID 18579210. Int J Pharm 354 1-2 : 23—7.
Если ввести белок в виде экзосом — пузырьков диаметром 30-100 нм, перемещающихся внутри клеток и выделяющихся в межклеточное пространство, — рост опухолей значительно снижается. Это подтвердили эксперименты, проведённые на мышах. Животные с введённым белком Hsp70 дольше жили, а опухоли практически замедлялись в развитии.
Новый подход в борьбе с деменцией: как белки теплового шока могут помочь
После выполнения процедуры вспомогательного лазерного хетчинга с использованием фемтосекундного лазера клетки эмбрионов сохраняли жизнеспособность, а уровни экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока. Дело в белке теплового шока. Белки теплового шока в этой ситуации выступают не только как шапероны, но и как потенциальные антиоксиданты. Белки теплового шока являются основными молекулярными маркерами как непосредственно теплового шока, так и практически любого экзогенного стресса. Малые белки теплового шока в поддержании большого протеома. Многие белки нуждаются в конформационной поддержке на протяжении всего срока их работы, ведь в клетке им приходится не сладко.
В ожидании чуда
Данные белки cHSP60 Chlamydiatra chomatis смешиваются с активно продуцирующимися собственными белками теплового шока cHSP60 человека, что может привести к аутоиммунной реакции. После выполнения процедуры вспомогательного лазерного хетчинга с использованием фемтосекундного лазера клетки эмбрионов сохраняли жизнеспособность, а уровни экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока. Учёный пояснил, что сама конструкция состоит из человеческого белка теплового шока, который встраивается в геном животного – в область молочного промотора. Присутствие антител класса G к белку теплового шока Chlamydia trachomatis (сHSP60) характеризует персистирующее течение хламидиоза. Белки теплового шока в этой ситуации выступают не только как шапероны, но и как потенциальные антиоксиданты. Повышение экспрессии генов, кодирующих белки теплового шока, регулируется на этапе транскрипции.
Белок теплового шока Hsp70 снижает чувствительность опухолевых клеток к терапии
Modulation of Akt kinase activity by binding to Hsp90. Herbimycin A induces the 20S proteasome- and ubiquitin-dependent degradation of receptor tyrosine kinases. J Biol Chem 1995; 270 28 : 16 580—7. Sharp S, Workman P. Inhibitors of the HSP90 molecular chaperone: current status. Adv Cancer Res 2006; 95: 323—48. Solit DB, Chiosis G. Development and application of Hsp90 inhibitors.
Drug Discov Today 2008; 13 1—2 : 38—43. Inhibition of Hsp90: a new strategy for inhibiting protein kinases. Biochim Biophys Acta 2004; 11; 1697 1—2 : 233—42. The serologically unique cell surface antigen of Zajdela ascitic hepatoma is also its tumor-associated transplantation antigen. Int J Cancer 1984; 15; 33 3 : 417—22. Suto R, Srivastava PK. A mechanism for the specific immunogenicity of heat shock protein-chaperoned peptides.
Science 1995; 269: 1585—8. Targeting Hsp90: small-molecule inhibitors and their clinical development. Curr Opin Pharmacol 2008; 8 4 : 370—4. A molecular perspective of CTLA-4 function. Ann Rev Immunol 2006; 24: 65—97. J Clin Oncol 2008; 20; 26 6 : 955—62. J Biol Chem 2001; 276: 31 332—9.
Contribution of regulatory T cells and effector T cell deletion in tolerance induction by costimulation blockade. J Immunol 2008; 181: 1034—42. An adjuvant autologous therapeutic vaccine HSPPC-96; vitespen vs observation alone for patients at high risk of recurrence after nephrectomy for renal cell carcinoma: a multicentre, open-label, randomised phase III trial. Lancet 2008; 12; 372 9633 : 145—54. Workman P. Combinatorial attack on multistep oncogenesis by inhibiting the Hsp90 molecular chaperone. Cancer Lett 2004; 206: 149—57.
Int J Cancer 2004; 110: 251—9. Zhang H, Burrows F. Targeting multiple signal transduction pathways through inhibition of Hsp90.
Влияние бани на продолжительность жизни усиливается применением бани в дни голода, так как аутофагия переваривание организмом внутриклеточного мусора это тоже сильнейший инструмент, для востановления, оздоровления и омоложения организма.
Посещать парную нужно минимум в 3 подхода по 15 минут между ними должен быть интервал в 30 минут Еще пост про баню Для посещения бани есть противопоказания.
Белок Hsp90 — один из наиболее распространенных членов этого важного семейства. В норме он связан с Hsf-1 — фактором транскрипции белков теплового шока, который, как видно из названия, при действии стресса на клетку активирует в ней синтез соответствующих белков.
Однако в комплексе ни тот, ни другой неактивен. Когда монорден или танеспимицин присоединяется к Hsp90, то Hsf-1 освобождается и начинает свою работу. Интересно, что геропротекторный эффект этих соединений на человека может оказаться даже выше, чем на нематоду.
Так как известно, что ингибиторы Hsp90 способны подавлять хроническое воспаление , играющее важную роль в нашем старении, а также в качестве сенолитиков избирательно вызывать гибель стареющих клеток. Таким образом, ингибирование белка Hsp90 может оказывать на клетку воздействие посредством разных механизмов одновременно. Эти вещества уже тестируются в клинических испытаниях как противораковые препараты, а в свете новых данных их следует испытать и как «таблетки против старения».
Старение лица — сложный многофакторный процесс, затрагивающий все структуры анатомии. Скелет, связки, мышцы, жировая ткань и кожа претерпевают возрастные изменения с разной скоростью, однако все структуры взаимосвязаны. Таким образом, изменения в одной структуре влияют на другие. Возрастные изменения всех мягких тканей лица начинаются в разное время и прогрессируют с разной скоростью. Все изменения в совокупности приводят к уменьшению поддержки мягких тканей, расположенных выше кости, которые затем поддаются воздействию силы тяжести. Потеря структурной поддержки из-за уменьшения объема и изменений в лицевых мышцах и их соединительнотканном каркасе приводит к смещению мягких тканей и их повышенной дряблости. Фасциальный каркас и дерма состоят из компонентов соединительной ткани, преимущественно из коллагена и эластина. Содержание эластина и коллагена снижается с возрастом, когда возникает дисбаланс в обмене белков, поскольку деградация коллагена ускоряется, в то время как его синтез уменьшается. Это отсутствие баланса дисрегуляция приводит к дальнейшему разрушению соединительной ткани. Лицевые мышцы — тип поперечнополосатых мышц, обеспечивающих мимику и выполняющих функции жевания.
В отличие от скелетных мышц, лицевые мышцы встроены в соединительнотканный каркас, который соединяет все ткани от костей до кожи. В частности, мышцы в области щеки взаимосвязаны с помощью срединно-лицевой поверхностной мышечно-апоневротической системы SMAS. Ослабление мышц щек особенно скуловой мышцы может способствовать опущению мягких тканей средней трети лица, что приводит к увеличению выраженности носогубной складки, формированию брылей и потере контура линии подбородка. Дисбаланс между деградацией и синтезом новых мышечных волокон приводит к функциональным сбоям, известным как саркопения. Ремоделирование мышц может помочь изменить контур лица за счет эффекта лифтинга, который в значительной степени улучшает общий вид. В целом, сочетание возрастных изменений лица приводит к изменению формы лица, которую невозможно улучшить, воздействуя только на один тип тканей. Следовательно, для устранения возрастных изменений лица необходимо применять более глубокие алгоритмы лечения. Они могут включать совместное воздействие на более глубокие фасциальные и мышечные слои, поскольку они способствуют изменению положения тканей лица. Данное сочетанное воздействие реализовано в аппарате EMFace BTL Industries Ltd , воздействующем на лицевые мышцы, их фасции и дермальный слой для омоложения лица. Результаты исследования показали, что процедура индуцирует плотную сеть коллагеновых и эластиновых волокон после обработки синхронизированными радиочастотами и HIFES.
Как работает технология HIFES С помощью специальных аппликаторов, которые наклеиваются на лицо в проекции мышц-леваторов, создается сигнал, проходящий вдоль нейрона вплоть до нервно-мышечного соединения — места, где двигательный нейрон соединяется с мышцей. Эти сигналы преодолевают барьер нервно-мышечного соединения и передаются мышце, которая вынуждена сокращаться. Этот процесс обходит произвольное намерение мозга, вызывая принудительное сокращение с помощью электрической стимуляции. Стимулы HIFES повторяются с такой частотой, что лицевые мышцы не могут расслабляться в промежутках между отдельными импульсами. Поскольку мышца не может расслабиться при дополнительных раздражителях, она вынуждена сокращаться еще больше, что постоянно увеличивает силу сокращения с каждым дополнительным сигналом. Правильный выбор этих двух факторов напряженность электрического поля и частота приводит к так называемому супрамаксимальному сокращению, запускающему деление миоядер, что увеличивает плотность мышечного волокна1. Белки теплового шока и клетки-сателлиты: физиология Исследования, проведенные на скелетных мышцах, показали, что белки теплового шока HSP и клетки-сателлиты SCs могут активироваться при интенсивных мышечных нагрузках в ответ на применяемые стимулы. Белки теплового шока — это класс функционально сходных белков, экспрессия которых возрастает при повышении температуры или при других стресс-воздействиях на клетку. Тепловым шоком является реакция клеток и систем на температуру, превышающую нормальные для организма показатели.