基本介紹
- 中文名：熱休克
- 外文名：heat shock
- 對象：所有的原核和真核生物
- 特徵：普遍性，保守性等
- 套用：質粒的轉化常用的技術手段
- 調控：熱休克蛋白
簡介,熱休克反應特點,誘導因素,熱休克蛋白,
簡介
1962年Ritossa等把黑腹果蠅幼蟲暴露30~32℃的環境中，30min後發現巨大的唾液腺染色體上出現了新的膨突，當溫度恢復到正常時，其他部位才出現類似的膨突，這些獨立的膨突部位的基因具有活躍的轉錄活性。1974年Tissieres和他的同事發現，經多年研究發現，生物體細胞在環境溫度突然升高時，細胞內某一蛋白質的表達迅速增加，合成了一組特殊的蛋白質，會產生一種非常相似的反應，這一現象及期間的產物分別被稱為熱休克反應（heat shock respond HSR）和熱休克蛋白（heat shock proteins HSPs）。1992年Burel mRNA被優先翻譯，發現不同分子量的熱休克蛋白在細胞內的不同部位堆積。細胞對於抵抗強烈的熱損傷是必須的，但卻是短暫的。
熱休克反應特點
熱休克反應的特點是在短暫的環境溫度升高（40-45℃）下觀察組織和細胞的變化得來的。
1、普遍性，所有的原核和真核生物都有熱休克反應；
2、保守性，不同物種有同源性很高的熱休克蛋白；
3、熱休克反應時熱休克蛋白的合成迅速增加而原有的蛋白合成減少；
4、除熱損傷以外的各種刺激如缺氧，缺血，各種物理化學損傷，腫瘤等均可誘導熱休克蛋白。
誘導因素
研究人員發現熱休克反應除能被熱損傷誘導外，還能被其他因素誘導，如胺基酸類似物、各種中金屬、代謝性毒物、缺氧、損傷等。目前將各種應激因子引起的熱休克反應稱為應激反應（stress response），是以基因表達和調控方面變化為主的細胞應激反應，熱休克蛋白被稱為應激蛋白（stress proteins）。
熱休克蛋白
種生物的HSPs及其編碼基因具有高度的保守性，人類與細胞的HSPs具有50%以上的同源性。哺乳動物中5種不同種系的細胞熱休克後和HSPs的表達方式相似。
應激蛋白的調節模式，分為兩大類： HSPs和調節糖蛋白（glucose-regulated proteins，GRPs）。按分子量大小和誘導進行分類，在哺乳動物細胞中，HSPs分為8（泛素）、10、28、32、47、60、70、90和110kPa。飢餓時GRPs誘導表達增加，主要為75、78、94和170kDa四大類。
熱休克蛋白的功能 ：1)使細胞的功能穩定，有保護細胞的作用。研究表明:細胞在受到各種應激，如高熱，缺氧時，產生的HSP70可以增強細胞對下一次損傷的耐受，維持細胞的正常代謝，提高生存率。HSP70與耐熱性有關。2)使細胞過量表達重組HSP70的能使細胞獲得熱耐受性。如Li等將重組入誘導型HSP70基因轉入鼠成纖維細胞，發現HSP70表達增加，成纖維細胞對熱的抗性增加16；3)競爭性抑制細胞內Hsp70的基因表達或向細胞內注射HSP70抗體後，使細胞產生更高的熱敏感性，降低細胞的存活率。HSP70對熱休克後細胞的復原也是重要的。熱休克誘導細胞產生HSP70不僅增加細胞對該刺激的耐受性，而且使細胞對其它應激源刺激的耐受性增加。這就是HSP70的“交叉保護作用”。Karmozyn發現熱休克後的小鼠較沒有經過熱休克刺激的小鼠，心肌局部缺血再灌注後，左心室功能恢復較快，心肌收縮力和心率恢復較快，心肌肌酸激酶釋放較少。HSP70的細胞保護作用機理尚不清楚。實驗已證明在應激時HSP70以高濃度集聚在染色體和核質內，並以特殊方式與解聚染色質相互作用，防止染色質和hnRNA複合物降解。研究表明HSP70（或羥基端部分的碎片）具有保護細胞免遭應激損傷作用，而氨基端的蛋白碎片無此效應；且只有HSP70。
研究證實HSP70對於蛋白質穿過內質網和線粒體膜的轉運過程是必需的。正常情況下，HSP72/HSP73也參與蛋白質成熟過程的早期階段。新合成的蛋白質與HSP72/HSP73形成複合體，促進蛋白質的有序摺疊，這種結合是短暫的，ATP的參與，15min-30min後，新合成的蛋白質與HSP72/HSP73解離。在應激狀態下，HSP72/HSP73與蛋白質之間的結合時間較久。
HSP70還有抗細胞凋亡。有害應激包括熱休克，氧化應激等可以導致細胞程式性死亡，即凋亡。
熱休克蛋白是高度保守的蛋白質，其基因也具有高度保守性，熱休克蛋白既參與細胞的正常生理過程，又對外環境變化或刺激所作出應答或防禦反應。不同種類的熱休克蛋白功能各異，在執行某些功能時又相互協作，如作為“分子伴侶”，數種熱休克蛋白均參與細胞內新合成蛋白質的摺疊、加工及轉運。從分子水平上研究熱休克蛋白的調控機制有助於進一步闡明細胞的生理過程，為了解細胞的應激、病變狀態下的分子調節機制打下基礎。
