Како изгледа молекуларен термометар? Ова прашање е многу покомплицирано отколку што може да изгледа на прв поглед. Очигледно, „термометарот“ што го користи клетката, кој игра една од најважните улоги во одржувањето на стабилноста на клеточниот протеом, е систем на фактори на транскрипција и специјализирани протеини - чаперони, вкл. Протеини од топлотен шок кои реагираат не само на зголемување на температурата (ова е само првата од откриените функции на оваа класа на протеини), туку и на други физиолошки ефекти кои ја оштетуваат клетката.
Шаперони се класа на протеини чија главна функција е враќање на правилната терциерна структура на оштетените протеини, како и формирање и дисоцијација на протеински комплекси.
Системот на придружник реагира на оштетувањето што се случува за време на животот на клетката и обезбедува правилно превиткување - преклопување на синџирите на аминокиселините што се спуштаат од рибозомалната „склопна линија“ во тридимензионални структури. И покрај очигледната важност на овој систем, долго време ниту еден од експертите кои го проучувале не претпоставувал дека овој молекуларен термометар е истовремено и еден вид „фонтана на младоста“ на клетката, а неговата студија дава можност да се погледне голем број на болести од нова, претходно непозната страна.
Протеините, кои се главниот производ на функционирањето на геномот, не само што ја формираат структурата, туку обезбедуваат и функционирање на сите клетки, ткива и органи. Отсуство на неуспеси во процесите на синтеза на секвенци на аминокиселини; формирањето, склопувањето и транспортот на протеинските молекули, како и отстранувањето на оштетените протеини е најважниот аспект за одржување на здравјето и на поединечните клетки и на целиот организам. Протеините се и материјалот неопходен за формирање и ефективно функционирање на „молекуларните машини“ кои ги обезбедуваат процесите на биосинтеза, процес кој е критичен за обезбедување на долговечноста на телото. Причината за многу проблеми е нарушување на основниот процес на преклопување на протеините. Прекршувањата на работата на „ОТК“, претставени со протеини од топлински шок и чаперони, доведуваат до појава и акумулација на грешки. Овие грешки го нарушуваат функционирањето на молекуларните механизми, што може да доведе до развој на разни болести. Појавата на вакви грешки во невроните е полн со навистина страшни последици, кои се манифестираат со развој на такви невродегенеративни болести како мултиплекс склероза, како и Хантингтонова, Паркинсонова и Алцхајмерова болест.
Откриена во 1962 година од страна на Феручио Ритоса, реакцијата на топлински шок е опишана како промена на организацијата на густо набиените хромозоми во клетките на плунковните жлезди на овошните мушички предизвикана од температурата, што доведува до формирање на таканаречената „надуеност“. Таквите отоци, кои изгледаат како памучни топчиња под микроскоп, сместени меѓу густо набиените области на хромозоми, се појавуваат и кога се изложени на динитрофенол, етанол и соли на салицилна киселина.
Се покажа дека отоците на хромозомите се нови региони на транскрипција кои започнуваат со синтеза на нови гласници РНК во рок од неколку минути по нивното појавување. Протеинските производи од овој процес сега се нашироко познати како протеини од топлински шок, од кои најпроучени се Hsp90 и Hsp70. Протеините од ова семејство го регулираат превиткувањето на синџирите на аминокиселините и спречуваат појава на неправилно формирани протеински молекули во клетките на сите живи организми.
Во доцните 1970-ти и раните 1980-ти, научниците успеаја да ги клонираат првите гени за топлотен шок Drosophila користејќи генијална клеточна биохемиска техника за да го зголемат бројот на гласници РНК кои ги кодираат соодветните протеински секвенци. Во тоа време, експертите беа на мислење дека реакцијата на топлотен шок е карактеристична само за организмот Drosophila. Во оваа фаза, Ричард Моримото го даде својот прв придонес во проучувањето на протеините од топлински шок. Тој собра обемна колекција на ДНК од повеќеклеточни организми и, користејќи го методот на Southern blotting, покажа дека сите тие содржат речиси идентични аналози на генот Hsp70 во структурата. Отприлика во исто време, Џим Бардвел и Бети Крег од Универзитетот во Висконсин-Медисон го идентификуваа генот dnaK, кој исто така е аналог на Hsp70, во геномот на Ешерихија коли. Резултатот од понатамошното детално проучување на ова прашање беше разбирањето дека гените за топлински шок се присутни во геномите на претставниците на сите пет кралства на живиот свет во форма која не се променила во текот на еволуцијата.
Следниот напредок во синџирот на настани што следеше беше идентификацијата на семејството на фактори на транскрипција кои го контролираат започнувањето на првиот чекор од реакцијата на топлотен шок. Оваа работа вклучува неколку истражувачки групи од различни универзитети, вклучувајќи ја и групата на Моримото. Научниците покажаа дека зголемувањето на температурата на клетките предизвикува промена во обликот на овие фактори на транскрипција, што го олеснува нивното врзување со промоторите на гените за топлински шок, кои иницираат синтеза на протеини од топлински шок. Освен тоа, се покажа дека, за разлика од квасецот, овошните мушички и нематодот Caenorhabditis elegans, кои имаат само еден транскрипциски фактор за гените за топлотен шок, во човечките клетки има дури три такви фактори. Таквата сложена шема на регулирање на изразувањето на проучуваните гени ги наведе научниците до идејата за нивната мултифункционалност, што бара дополнително проучување.
Понатамошни студии покажаа дека самите протеини од топлински шок го регулираат функционирањето на факторот на транскрипција што го иницира нивното производство во клеточните јадра. Исто така, стана очигледно дека протеините од топлински шок ги извршуваат функциите на молекуларните шаперони - тие го контролираат преклопувањето на синџирите на аминокиселините, обезбедувајќи формирање на правилни просторни конформации на протеинските молекули, а исто така ги идентификуваат и елиминираат неуспесите во овој процес. Така, се покажа дека клеточниот термометар не само што ја мери температурата, туку и ја следи појавата на ненормално формирани и оштетени протеини во клетката. Топлинскиот шок и другите стресни фактори ја преплавуваат клетката со абнормални протеини, на кои чапероните реагираат со врзување на овие протеини и ослободување на факторот на транскрипција на топлински шок-1 (Hsf1). Молекулите на овој фактор спонтано формираат тримери (комплекси од три молекули) кои се врзуваат за соодветните региони на геномот, што пак предизвикува синтеза на протеини од топлински шок. Последователното зголемување на концентрацијата на протеините од топлински шок до потребното ниво со принципот на повратна информација ја потиснува транскрипциската активност на факторот на транскрипција Hsf1.
Студијата за функционирањето на протеините од топлински шок на клеточните линии сериозно ги ограничи можностите на истражувачите, бидејќи не обезбеди информации за придружните промени што се случуваат низ телото. Така, околу 1999 година, Моримото и неговите колеги одлучија да се префрлат на нов модел, кружниот црв C.elegans. Тие беа особено инспирирани од работата на Макс Перуц, објавена во 1994 година, кој откри дека причината за сериозната невродегенеративна болест, Хантингтоновата болест, е специфична мутација на генот наречен хантингтин. Оваа мутација води до синтеза на протеинска варијанта која содржи дополнителен фрагмент од долгиот синџир на аминокиселината глутамин, што очигледно го нарушува нормалниот процес на превиткување. Агрегирањето на таквите абнормални протеински молекули во невроните доведува до развој на Хантингтоновата болест. Истражувачите сугерираат дека проучувањето на протеините чиешто формирање на молекули е нарушено поради изразување на полиглутамин или слични причини ќе помогне да се разбере работата на молекуларниот термометар.
Во процесот на создавање животински модели на изразување во невроните и мускулните клетки на протеини кои содржат вишок полиглутамински секвенци, истражувачите открија дека степенот на агрегација и поврзаната токсичност на таквите протеини е пропорционален на нивната должина и возраст на организмот. Ова ги доведе до идејата дека потиснувањето на сигналниот механизам посредуван од инсулин кој го регулира животниот век на телото може да влијае на процесот на агрегација на протеините што содржат полиглутамин. Резултатите од понатамошните студии го потврдија постоењето на предложената врска, а исто така покажаа дека ефектот на функционирањето на факторот на транскрипција Hsf1 врз животниот век на организмот е посредуван од сигнален механизам зависен од инсулин. Овие набљудувања јасно покажаа дека одговорот на топлотниот шок е подеднакво важен за опстанокот на организмот во услови на акутен стрес и за постојано неутрализирање на токсичните ефекти на протеините кои негативно влијаат на функционирањето и животниот век на клетките.
Употребата на живи организми како експериментален модел им овозможи на научниците да го подигнат истражувањето на сосема ново ниво. Тие почнаа да обрнуваат внимание на механизмите со кои телото ги перцепира и интегрира информациите што доаѓаат однадвор на молекуларно ниво. Ако стресот влијае на процесот на стареење, логично е да се претпостави дека протеините од топлински шок, кои го откриваат изгледот и спречуваат акумулација на оштетените протеини во клетката, се сосема способни да го забават развојот на ефектите од стареењето.
Фактот дека многу болести поврзани со акумулација на протеини склони кон агрегација се карактеризираат со симптоми на стареење, и дека сите болести засновани на нарушувања во формирањето на протеинските молекули се поврзани со стареењето, сугерира дека метастабилните протеини чувствителни на температура ја губат својата функционалност со време.како телото старее. Навистина, експериментите на C. elegans покажаа дека функционирањето на механизмот активиран од факторот на транскрипција Hsf1, како и другите системи за одбрана на клетките, почнува да бледне речиси веднаш откако телото ќе достигне зрелост. Сепак, се покажа дека активирањето на факторот на транскрипција Hsf1 во раните фази на развој може да го спречи нарушувањето на стабилноста на протеинските молекули (протеостаза).
Можеби оваа опсервација, која сугерира многу интригантни можности, не се однесува на посложени повеќеклеточни организми, но сите живи суштества се направени од протеини, така што резултатите добиени во експериментите на тркалезните црви со висок степен на веројатност можат да им помогнат на научниците да ги разберат механизмите на човековите стареење.
Сепак, ова не е крајот на приказната. Резултатите од неодамнешната работа предводена од професорот Моримото укажуваат на постоење на механизми за корекција на протеостазата кои не бараат директна интервенција во функционирањето на факторот на транскрипција Hsf1. Истражувачите одлучија да спроведат класичен генетски скрининг на мутанти на C. elegans, кои покажуваат нарушувања на процесот на формирање на протеински молекули во мускулните клетки. Како резултат на тоа, тие открија дека мутацијата што влијае на овој процес е во генот на факторот на транскрипција кој го контролира производството на невротрансмитерот гама-аминобутерна киселина (GABA). ГАБА го регулира функционирањето на возбудливите невротрансмитери и го регулира мускулниот тонус. Интересен факт е дека секое нарушување на стабилноста на механизмите со посредство на ГАБА доведува до хиперстимулација, принудувајќи ги постсинаптичките мускулни клетки да одговорат на непостоечкиот стрес, што доведува до нарушување во формирањето на протеинските молекули. Со други зборови, се покажа дека активноста на невроните може да влијае на функционирањето на молекуларните термометри на другите клетки во телото, што дополнително ја комплицираше сликата што се појавува.
Ако овој механизам се прошири и на луѓето, тогаш можеби научниците ќе можат да развијат метод за влијание врз невроните, што ќе доведе до активирање на протеините од топлински шок во клетките на скелетните мускули и ќе помогне да се елиминираат симптомите на мускулна дистрофија и други болести на моторните неврони. Веројатно, манипулациите со овие механизми ќе овозможат и контрола на акумулацијата на оштетените протеини поврзани со стареењето. Сепак, за жал, не е сè толку едноставно како што би сакале. Во телото на C. elegans, развојот на реакцијата на топлотен шок кај сите возрасни соматски клетки е контролиран од еден пар неврони. Се чини дека активноста на овие неврони и механизмот за повратни информации им овозможуваат на клетките и ткивата да ги активираат протеините од топлински шок според нивните специфични потреби. Факт е дека различните ткива се карактеризираат со различна активност на биосинтезата на протеините, како и со различна тежина и природа на надворешните влијанија. Затоа, универзален пристап за контролирање на реакцијата на термички шок е во принцип невозможен.
Вооружени со резултатите од нивната работа и ветувачки идеи, Моримото и неколку негови колеги ја основаа компанијата Proteostasis Therapeutics, чија цел е да се идентификуваат терапевтски мали молекули кои можат да ги поправат патолошките ефекти од акумулацијата на погрешно обликувани протеински молекули. Овој пристап е поврзан со прилично висок степен на ризик, бидејќи нивото на протеини од топлински шок е зголемено кај многу малигни заболувања. Сепак, Моримото и неговите соработници веруваат дека насоката што ја развиваат има премногу потенцијал да се игнорира.
за авторот
Професорот Ричард Моримото, откако ја одбрани својата докторска дисертација, целата своја работа ја посвети на проучување на функционирањето на протеините од топлински шок и нивната улога во стареењето. Моримото ги направи своите први чекори во избраната насока на Универзитетот Харвард под водство на д-р Мет Меселсон. Ричард Моримото моментално е директор на Институтот за биомедицински истражувања Рајс на Универзитетот Нортвестерн во Еванстон, Илиноис и основачки член на Proteostasis Therapeutics во Кембриџ, Масачусетс.
Евгенија Рјабцева
Порталот „Вечна младост“ базиран на Научникот: Ричард Моримото,
Структурни и функционални промени под влијание на високи температури.Изложеноста на висока температура влијае првенствено на флуидноста на мембраните, што резултира со зголемување на нивната пропустливост и ослободување на супстанции растворливи во вода од клетката. Како резултат на тоа, постои неорганизираност на многу функции на клетките, особено нивната поделба. Значи, ако на температура од 20 ° C сите клетки се подложени на процес на митотична поделба, на 38 ° C - секоја седма, а на 42 ° C - само на секоја петстотина клетка.
Зголемената флуидност на мембранските липиди, поради промените во составот и структурата на мембраната при прегревање, доведува до губење на активноста на ензимите поврзани со мембраната и нарушување на активноста на ETC. Од главните процеси за производство на енергија - фотосинтеза и дишење, ETC на фотосинтезата е најчувствителен, особено фотосистем II (PS II). Што се однесува до ензимите за фотосинтеза, главниот ензим на C3 циклусот на фотосинтеза, RuBP карбоксилазата, е доста отпорен на прегревање.
Прегревањето има забележлив ефект врз водениот режим на растението, брзо и значително зголемувајќи ја стапката на транспирација. Како резултат на тоа, фабриката има дефицит на вода. Комбинацијата на суша со топлина и висока сончева инсолација има максимално негативно влијание врз земјоделските култури, нарушувајќи ја, заедно со фотосинтезата, дишењето и режимот на вода, апсорпцијата на минералните хранливи материи.
Молекуларни аспекти на оштетување при топлотен шок.Топлината ги оштетува првенствено протеините во клетката, особено ензимите, нарушувајќи го процесот на de novo биосинтеза на протеините, инхибирајќи ја активноста на ензимите и поттикнувајќи разградување на постоечките протеини. Како резултат на тоа, базените на ензими кои се важни за функционирањето на клетките и за време на периодот на стрес и последователно поправка може да исчезнат. Повеќето клучни растителни ензими се термолабилни, вклучувајќи RuBisCO, каталаза и SOD. Инхибицијата на RuBisCO е главната причина за намалување на IF при висока температура. Топлината, исто така, ја инхибира способноста за претворање на сахароза во скроб во јачменот, пченицата и компирот, што покажува дека еден или повеќе ензими во синџирот на конверзија се силно инхибирани од топлината. Директниот ефект на топлината врз активноста на растворливата скроб синтаза во пченичниот ендосперм, и in vitro и in vivo, предизвикува супресија на акумулацијата на скроб.
Високите температури ја инхибираат активноста на каталазата кај неколку растителни видови, додека активноста на другите антиоксидантни ензими не била инхибирана. Кај 'ржта, промените во активноста на каталазата беа реверзибилни и не оставија видливи оштетувања по престанокот на топлината, додека кај краставицата, обновувањето на активноста на каталазата беше забавено (забавено) и беше придружено со промена на бојата на хлорофилот, што укажува на позначајно оксидативно оштетување. Кај садници од пченка одгледувани на покачени температури (35°C), активноста на SOD била помала отколку на релативно ниски температури (10°C).
Топлината го наруши интегритетот на мембраните, што доведе до нивна зголемена пропустливост на јони и раствори. Во исто време, активноста на мембранските ензими на фотосинтеза, дишење и транспорт на асимилација беше нарушена. Топлината го зголеми степенот на заситеност на масни киселини на фосфолипидите на мембраната на ЕР. Во услови на интензивна топлина, неговите мембрани беа селективно оштетени, предизвикувајќи деградација на mRNA (3-амилаза. Истовремено, истекувањето на супстанциите преку мембраните предизвикано од топлина влијае на редокс потенцијалот на главните клеточни оддели, што, пак, го нарушува текот на метаболичките процеси до смрт на клетките.
Оксидативниот стрес неодамна беше препознаен како еден од најважните негативни ефекти на топлината врз растенијата. Топлината предизвикува нерамнотежа помеѓу количината на сончево зрачење апсорбирана од пигментите и транспортот на електрони преку цитохромите - процес наречен фотоинхибиција. Вишокот енергија може да се пренесе на кислород, што доведува до формирање на ROS. Главните зони на оксидативно оштетување во клетките се митохондриите и хлоропластите, каде што е нарушен транспортот на електрони. Во хлоропластите, високиот температурен стрес предизвикува фотоинхибиција на фотосинтезата и инактивација на каталазата, што доведува до акумулација на ROS и обезбојување на хлорофилот. Фотосистемот II е препознаен како најчувствителен на дејството на топлината, што доведува до распаѓање на функционалните компоненти на комплексот PS II и, соодветно, нарушување на транспортот на електрони помеѓу PS I и PS II, зголемување на флуксот на електрони на молекуларниот кислород и формирање на ROS. Како резултат на тоа, FI се намалува, што е главната причина за губење на приносот под влијание на топлина.
Протеини од топлотен шок.Синтезата на протеини од топлински шок (HSP) како одговор на зголемувањето на температурата беше откриена во 1974 година. Карактеристична е за сите видови живи организми, вклучувајќи ги и повисоките и пониските растенија. HSP кај сите организми е претставена со голем сет на полипептиди, кои обично се именуваат според молекуларната тежина, изразена во килодалтони (kDa). На пример, HSP со молекуларна тежина од 70 kDa се нарекува HSP 70. Значајната улога на HSP во животот на клетките се докажува со високиот конзервативизам на нивната еволуција. На пример, поединечни локации во еволуцијата на HSP 70 задржуваат над 90% хомологија кај бактериите и луѓето. Растителните HSP се претставени со група протеини со висока молекуларна тежина (110-60 kDa) и ниска молекуларна тежина (35-15 kDa). Карактеристични карактеристики на растенијата се мноштвото HSP со ниска молекуларна тежина и високиот интензитет на нивната синтеза за време на топлински шок (HS).
Синтезата на HSP е програма за стрес предизвикана од топлотен шок и се јавува кога температурата се зголемува за 8-10 °C над нормалата. Така, кај листовите од јачмен максималната синтеза на HSP се постигнува на 40°C, а кај оризовите листови на 45°C. Префрлањето на нормалниот живот на клетката на програма за стрес вклучува репрограмирање на геномот поврзано со инхибиција на експресијата на гените чија активност е карактеристична за животот во нормални услови и активирање на гените HS. Во растителните клетки, mRNA кои кодираат HSPs се откриваат 5 минути по почетокот на стресот. Покрај тоа, постои распаѓање на полисоми кои синтетизираат протеини типични за нормални услови и формирање на полисоми кои синтетизираат HSPs. Брзото активирање на синтезата на HSP на ниво на не само транскрипција (синтеза на РНК во ДНК), туку и транслација (синтеза на протеин во mRNA) се постигнува како резултат на координација на многу настани. Топлинскиот шок предизвикува промени во mRNA синтетизирана во клетката пред шокот поврзан со модификацијата на факторите на транслација на протеини и рибозомалните протеини. Покрај тоа, HSP mRNA се разликуваат од mRNA на конвенционалните протеини. Како резултат на HS, доаѓа до слабеење, а потоа и прекин на синтезата на конвенционалните протеини и префрлување на апаратот за синтеза на протеини на синтеза на HSP, кои се наоѓаат во клетката веќе 15 минути по почетокот на ХС. Максималната синтеза се забележува по 2-4 часа, а потоа се намалува.
Синтезата на различни HSP се случува на различни температури. Во хлоропластите, синтезата на HSP со висока молекуларна тежина беше активирана во опсег од 34-42 ° C, ослабена на 44 ° C и нагло се намали на 46 ° C. Индукцијата на синтезата на HSP со ниска молекуларна тежина беше особено забележлива на 40-42 ° C. Значајна инхибиција на синтезата на Рубиско се случи само на температури над 44°C. Речиси сите откриени HSP хлоропласти се кодирани во јадрото, се синтетизираат во цитоплазмата, а потоа се транспортираат до хлоропластите, каде што вршат заштитна функција за време на HS. По завршувањето на топлинскиот шок, синтезата на HSP престанува и синтезата на протеините карактеристични за клетката во нормални температурни услови продолжува. Во исто време, HSP mRNAs брзо се разградуваат во клетките на нормални температури, додека самите протеини можат да опстојат многу подолго, очигледно обезбедувајќи зголемување на отпорноста на клетките на загревање. Долготрајната изложеност на клетките на HS обично исто така доведува до слабеење и прекин на синтезата на HSP. Во овој случај, механизмите на регулација на HSP генската експресија се активираат според принципот на повратна информација. Акумулацијата на HSP во клетките ја намалува активноста на нивните гени. Можно е на овој начин клетката да го одржува количеството на HSP на потребното ниво, спречувајќи нивно прекумерно производство.
Како по правило, како одговор на зголемување на температурата, се синтетизираат соодветните протеини, што придонесува за зголемување на термичката стабилност на телото. Заштитната улога на HSP е опишана со моделот на молекуларен шеперон (преведен од англиски - водич, ментор на млада дама). Во екстремни услови, HSP се „грижат“ за функционирањето на специфичните макромолекули, клеточните структури, ги ослободуваат клетките од оштетените компоненти, што овозможува одржување на клеточната хомеостаза. Интеракцијата на HSP 70 со други протеини зависи од односот ATP/ADP. Се верува дека HSP 70 во комплекс со ADP го задржува расклопениот протеин, а замената на ADP со ATP доведува до ослободување на овој протеин од комплексот со HSP 70.
Во согласност со овој модел, HSP ја зголемува термичката стабилност на клетките преку обезбедување на следните процеси: енергетски зависна стабилизација на домашната структура на протеините; правилно склопување на олигомерни структури во услови на хипертермија; транспорт на супстанции преку мембраните на органели; деагрегација на неправилно склопени макромолекуларни комплекси; ослободување на клетката од денатурирани макромолекули и повторно искористување на мономерите вклучени во нив со помош на убиквитини. Убиквитините се протеини од топлински шок со мала молекуларна тежина, чие додавање на полипептид го прави цел за протеази. Ова е еден вид „знак на смрт“ за протеините. Со нивна помош доаѓа до уништување и отстранување на протеините оштетени и нецелосни како резултат на дејството на ХС.
Во прилог на заштитната функција на ХСП во ТС сведочат голем број факти. Особено, се покажа дека исклучувањето на синтезата на протеините од специфични инхибитори за време на HS, кога се јавува синтеза на HSP, доведува до клеточна смрт. Клетките може да се стврднат, зголемувајќи ја нивната термичка стабилност со прелиминарна краткотрајна изложеност на покачени температури. Условите за такво стврднување се совпаѓаат со условите за индукција на синтезата на HSP. Интересно е што синтезата на HSP во растенијата предизвикува не само HS, туку и, на пример, соли на кадмиум и арсенит, третман со кој се зголемува отпорноста на клетките на топлина. Исто така, важно е да се нагласи дека промените во структурата на генот (мутации) кои ја нарушуваат синтезата на HSP доведуваат до губење на отпорноста на клетките на топлина. Понатамошни студии за специфичната функција на секој HSP под стрес ќе овозможат да се разјаснат молекуларните механизми на формирање и функционирање на заштитните својства во ТС.
Повеќето HS протеини имаат поврзани протеини во клетките, кои се синтетизираат на нормална температура постојано или во одредени фази на онтогенезата. Излегува дека овие протеини, особено HSP 70, се прикачуваат на други протеини, предизвикувајќи нивно расплетување и спречување на нивната агрегација. Вториот може да го спречи протеинот да ја стекне домашната конформација неопходна за неговата функционална активност. Расклопувањето на протеините со помош на HSP е неопходно за нивно продирање низ мембраната на хлоропластите, митохондриите и ЕР. Бидејќи агрегацијата на протеините нагло се зголемува со зголемување на температурата, активирањето на синтезата на HSP 70 во овие услови треба да ги заштити протеините од неповратно оштетување. HSPs се присутни во сите клеточни оддели, особено јадрото и јадрата, каде што се акумулираат за време на ТС. HSP 70 промовира премин на прекурсори на хлоропласт и митохондријални протеини синтетизирани во цитоплазмата низ мембраната, играјќи улога во биогенезата на овие органели. HSP 60, исто така поврзан со чаперони, се нарекуваат и чаперонини. Овие протеини обезбедуваат правилно склопување на кватернарната структура на клеточните протеини, на пример, клучниот ензим на фотосинтезата, RuBisCO, кој се состои од осум големи и осум мали подединици. Во групата на шаперони спаѓаат и HSP 90, кој игра важна улога во формирањето на комплекс од стероидни хормони со нивните рецептори. Покрај тоа, HSP 90 формира комплекси со некои протеински кинази, контролирајќи ја нивната активност. Како што е познато, протеинските кинази фосфорилираат различни клеточни протеини, регулирајќи ја нивната активност.
Повеќе од 30 HSP со ниска молекуларна тежина (15-35 kDa) беа пронајдени во растенијата, локализирани главно во гранули од цитоплазматичен топлотен шок, кои се појавуваат за време на HS и исчезнуваат по него. Нивната главна функција е да ги заштитат мРНК „пред-шок“, што им овозможува на последните да се користат за синтеза на протеини по завршувањето на шокот. HSP со ниска молекуларна тежина се наоѓаат и во други оддели, особено во хлоропластите. Се верува дека тие ги штитат тилакоидните мембрани од HS, каде што се локализирани процесите на светлосната фаза на фотосинтезата.
Кај некои растенија, конститутивна (неиндуцирана) синтеза на HSP беше откриена за време на формирањето, особено на полен. Можно е претшокираните HSP да ја обезбедат неговата термичка стабилност на TS. Покрај HSP, топлината предизвикува изразување на протеини од други класи, особено калмодулин.
Метаболизам под топлотен шок.Има многу малку насочени студии за метаболизмот на растенијата под дејство на HS, и во овие експерименти и HS и сушата често дејствуваат истовремено. Ова е многу важен момент, бидејќи одговорот на растенијата на комбинација од суша и HS е различен од одговорот на индивидуалните стресни фактори. Така, под комбинирани стресови, растенијата акумулирале неколку растворливи шеќери, вклучувајќи сахароза, малтоза, трекалоза, фруктоза и гликоза. Под дејство на суша се акумулирал пролин, додека под дејство на ХС, како и комбинација на ХС и суша, пролинот не се акумулирал во растенијата. Во услови на ТС, пролинот или неговиот посредник (пиролин-5-карбоксилат) е токсичен, така што пролинот не е соодветен како компатибилен осмолит. Со истовремено дејство на HS и суша, содржината на глутамин нагло се зголемува. Очигледно, кога биосинтезата на пролин е инхибирана, глутаматот се трансформира во глутамин. Во исто време, се активираат гените кои го кодираат распаѓањето на скробот и липидната биосинтеза, а исто така се зголемува и експресијата на гените кои кодираат хексокиназа, гликоза-6-фосфат дехидрогеназа, фруктокиназа и сахароза-UDP-глукозилтрансфераза. Токму промените во генската експресија на транскрипциско ниво се главниот фактор во репрограмирањето на метаболизмот на јаглени хидрати.
Под дејство на HS на расадот на Arabidopsis, беше воспоставено синхроно зголемување на големината на базените на голем број амино киселини и амиди (аспарагин, леуцин, изолеуцин, треонин, аланин и валин) добиени од PAA и PVC. Покрај тоа, се зголеми содржината на јаглехидрати: малтоза, сахароза, галактинол, миоинозитол, рафиноза и моносахариди, прекурсори на клеточниот ѕид. Веќе по 6 часа, концентрациите на б-аланин, глицерол, малтоза, сахароза и трекалоза се зголемија.
Фотосинтеза, транспирација и дишење.Индикатор тесно поврзан со регулацијата на метаболизмот на CO2 и H2O во растенијата е стомачната спроводливост. Бројни податоци покажуваат дека високите температури предизвикуваат затворање на стомати, што може да се смета како индиректен одговор на температурната зависност на дефицитот на притисокот на водена пареа и дишењето на листовите. Така, делумното затворање на стомите е последица на зголемување на интрацелуларната концентрација на CO2. Сепак, саканото затворање на стомите не доведува до намалување на фотосинтезата, бидејќи температурните зависности на стомачната спроводливост и IF не се совпаѓаат. Така, стоматалната спроводливост се зголемува на температури каде што фотосинтезата е неповратно инхибирана.
Иако се чини дека стоматалната спроводливост не влијае директно на IF, таа помага во регулирањето на транспирацијата, која, преку контрола на температурата на листот, влијае на толеранцијата на топлина на процесот на фотосинтеза. Кај посевите на некои култури, со доволно снабдување со влага, температурата на воздухот поради терморегулација може да биде речиси 8 °C пониска од температурата на воздухот над културата. Во исто време, со недостаток на влага во почвата, може да се забележи спротивна слика - температурата на листовите во културата ја надминува температурата на амбиенталниот воздух за речиси 15 °C, што го зголемува негативното влијание на дефицитот на вода врз FI. .
Интензитетот на нето фотосинтезата кај пченицата и повеќето C3 култури е доста стабилен во опсег од 15-30°C. Под и над овој температурен опсег, IF се намалува за 5-10% за секој степен (сл. 3.1). Релативно малата промена во нето фотосинтезата во опсегот од 15-30°C не треба да го крие фактот дека бруто фотосинтезата всушност се зголемува со температурата. Сепак, поради истовременото зголемување на ID на целото растение и особено фотореспирацијата, интензитетот на нето фотосинтезата малку се менува.
Постојат значителни разлики помеѓу C3 и C4 културите во овој поглед, при што оптималниот интензитет на нето фотосинтеза кај видовите C4 е забележан на повисоки температури (30-40 °C). Нивното фотореспирација е незначително, како резултат на што зголемувањето на фиксацијата на CO2 со зголемување на температурата не е прикриено со фотореспираторни трошоци. Навистина, повисокиот температурен оптимум на нето фотосинтезата кај видовите C4 во споредба со видовите C3 се објаснува со пониските респираторни трошоци при покачени температури во првите. Неповратните промени во нивниот фотосинтетички апарат се забележуваат само кога температурата надминува 40 °C, главно поради оштетувањето на PS II што се случува во рок од неколку минути по почетокот на дејството на HS, што има одлучувачки ефект врз приносот.
топлотен шок топлотен шок- топлотен шок.
Стресната состојба на телото по изложување на покачена температура, особено, Т.ш.се користи за индуцирање полиплоидија<индуцирана полиплоидија> главно кај животни кои се размножуваат вода (риби, школки): температурата на водата се зголемува на 29-33 o C за 2-20 минути. (нормална температура на инкубација е обично 15-20 o C) по 3-10 минути. (индукција на триплоидија) или по 20-40 мин. (тетраплоидна индукција) по оплодувањето; исто така способни Т.ш.анализирајте ја активноста на специфичните протеини од топлински шок<протеини од топлински шок>, издувам активност<пуфкање> во Дрософила (во овој случај Т.ш.на 41-43 o C).
(Извор: „Англиско-руски објаснувачки речник на генетски термини“. Арефиев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Издавачка куќа ВНИРО, 1995 г.)
Погледнете што е „топлински шок“ во другите речници:
топлотен шок- * цепален шок * топлотен шок стресна состојба на телото поради изложеност на покачена температура. Т.ш. се користи: а) за да предизвика полиплоидија (види) кај риби, мекотели, инкубација на поединци по оплодување на до = 29 33 ° С (наместо ... ... Генетика. енциклопедиски речник
топлотен шок- Стресната состојба на телото по изложување на покачена температура, особено Т.ш. се користи за да предизвика полиплоидија главно кај животни кои се размножуваат вода (риби, мекотели): температурата на водата се зголемува на 29-33 o C за 2-20 минути. ... ... Прирачник за технички преведувач
термички шок- Син.: Топлотна исцрпеност. Се јавува при прегревање поради недоволен одговор на срцевите садови на екстремно висока температура, особено често се развива кај постари луѓе кои земаат диуретици. Покажува слабост... Енциклопедиски речник на психологија и педагогија
ПРЕГРЕЕЊЕ И ТОПЛИНСКИ ШОК- мед. Прегревање (топлинска синкопа, топлинска прострација, топлотен колапс) и топлотен удар (хиперпирексија, сончев удар, прегревање на телото) се патолошки реакции на телото на високите температури на околината поврзани со ... Прирачник за болести
- (Eng. HSP, Heat shock proteins) е класа на функционално слични протеини, чиј израз се зголемува со зголемување на температурата или под други услови кои ја напрегаат клетката. Зголемена експресија на гени кои кодираат термални протеини ... ... Википедија
Тетрамер кој се состои од четири идентични молекули на протеинот p53. Тие се меѓусебно поврзани со домени одговорни за олигомеризација (види текст). p53 (p53 протеин) е фактор на транскрипција кој го регулира клеточниот циклус. Во немутирана состојба ... ... Википедија
Ако температурата се зголеми, живиот организам реагира на тоа со производство на чудни соединенија наречени „протеини од топлински шок“. Така реагира човекот, вака реагира мачката, вака реагира секое суштество, бидејќи се состои од живи клетки. Сепак, не само зголемувањето на температурата предизвикува синтеза на протеин од топлински шок на кламидија и други видови. Често предизвикуваат ситуации на тежок стрес.
генерални информации
Бидејќи протеините од топлински шок се произведуваат од телото само во одредени ситуации, тие се разликуваат на повеќе начини од нормално произведените соединенија. Периодот на нивното формирање се карактеризира со потиснување на изразот на главниот протеински базен, кој игра важна улога во метаболизмот.
HSP-70 еукариоти, DnaK прокариоти - ова е семејство во кое научниците комбинирале протеини од топлотен шок кои се важни за опстанок на клеточно ниво. Ова значи дека благодарение на овие соединенија, клетката може да продолжи да функционира дури и во ситуација кога стресот, топлината и агресивната средина се спротивставуваат на тоа. Сепак, протеините од ова семејство можат да учествуваат и во процесите што се случуваат во нормални услови.
Биологија на микроскопско ниво
Ако домените се 100% идентични, тогаш еукариотите, прокариотите се повеќе од 50% хомологни. Научниците докажаа дека во природата, меѓу сите протеински групи, 70 kDa HSP е една од најконзервативните. Студиите посветени на ова беа направени во 1988 и 1993 година. Веројатно, феноменот може да се објасни преку функционалноста на чеперонот својствена за протеините од топлински шок во интрацелуларните механизми.
Како работи?
Ако се земат предвид еукариотите, тогаш гените на HSP се индуцираат под влијание на топлински шок. Ако некоја клетка избегнала стресни услови, тогаш факторите се присутни во јадрото, цитоплазмата како мономери. Таквото соединение нема активност на врзување на ДНК.
Искусувајќи стресни услови, клетката се однесува на следниов начин: Hsp70 се отцепува, што иницира производство на денатурирани протеини. HSP формира тримери, активноста го менува својот карактер и влијае на ДНК, што на крајот доведува до акумулација на компоненти во клеточното јадро. Процесот е проследен со повеќекратно зголемување на транскрипцијата на шаперон. Се разбира, ситуацијата што го предизвика ова поминува со текот на времето, и додека тоа се случи, Hsp70 повторно може да се вклучи во HSP. Активноста поврзана со ДНК исчезнува, клетката продолжува да работи како ништо да не се случило. Оваа низа на настани беше откриена уште во 1993 година во студиите за HSP спроведени од Моримото. Ако организмот е погоден од бактерии, тогаш HSPs може да се концентрираат на синовијалната мембрана.
Зошто и зошто?
Научниците успеаја да откријат дека HSP се формираат како резултат на влијанието на различни негативни, опасни по живот ситуации за клетката. Стресните, штетни влијанија однадвор можат да бидат исклучително разновидни, но да доведат до истата варијанта. Поради HSP, клетката преживува под влијание на агресивни фактори.
Познато е дека ХСП се поделени во три семејства. Покрај тоа, научниците откриле дека постојат антитела на протеинот од топлински шок. Поделбата на HSP групи се врши земајќи ја предвид молекуларната тежина. Три категории: 25, 70, 90 kDa. Ако во живиот организам има клетка која нормално функционира, тогаш во него сигурно ќе има различни протеини измешани еден со друг, сосема слични. Благодарение на HSP, денатурираните протеини, како и неправилно свитканите, можат повторно да станат решение. Сепак, покрај оваа функција, има и некои други.
Што знаеме и што мислиме
Досега, протеинот од топлински шок на кламидија, како и други HSP, не е целосно проучен. Се разбира, постојат некои групи на протеини за кои научниците имаат прилично голема количина на податоци, а има и такви кои допрва треба да се совладаат. Но, сега науката достигна ниво каде што знаењето ќе ни овозможи да кажеме дека во онкологијата, протеинот од топлотен шок може да биде навистина корисна алатка за да се победи една од најстрашните болести на нашиот век - ракот.
Научниците имаат најголемо количество податоци за HSP Hsp70, кој може да се поврзе со различни протеини, агрегати, комплекси, дури и со абнормални. Со текот на времето, се јавува ослободување, придружено со поврзување на АТП. Ова значи дека растворот повторно се појавува во клетката, а протеините кои биле подложени на неправилен процес на превиткување може повторно да бидат подложени на оваа операција. Хидролиза, поврзување на АТП - механизмите што го овозможија тоа.
Аномалии и норми
Тешко е да се прецени улогата на протеините од топлински шок за живите организми. Секоја клетка секогаш содржи абнормални протеини, чија концентрација може да се зголеми доколку има надворешни предуслови за тоа. Типичната приказна е прегревање или инфекција. Тоа значи дека за да се продолжи животот на клетката, итно е да се генерира поголема количина на HSP. Се активира механизмот на транскрипција, кој иницира производство на протеини, клетката се прилагодува на променливите услови и продолжува да функционира. Сепак, заедно со веќе познатите механизми, останува уште многу да се открие. Особено, антителата на протеинот од топлински шок на кламидија се толку прилично големо поле за активност на научниците.
HSP, кога полипептидниот синџир се зголемува, и тие се наоѓаат во услови кои овозможуваат да стапат во комуникација со него, овозможуваат да се избегне неспецифична агрегација и деградација. Наместо тоа, превиткувањето се случува нормално, со потребните придружници вклучени во процесот. Hsp70 е дополнително потребен за расклопување на полипептидни синџири со учество на АТП. Со помош на HSP, можно е да се постигне дека и неполарните региони се предмет на влијание на ензимите.
ХСП и медицината
Во Русија, научниците од FMBA успеаја да создадат нов лек користејќи протеин од топлински шок за да го изградат. Лекот за рак, претставен од научниците, веќе го помина првичниот тест на експериментални глодари погодени од саркоми и меланоми. Овие експерименти ни овозможија самоуверено да кажеме дека е направен значаен чекор напред во борбата против онкологијата.
Научниците сугерираа и беа во можност да докажат дека протеинот од топлински шок е лек, или подобро кажано, може да стане основа за ефикасен лек, најмногу поради фактот што овие молекули се формираат во стресни ситуации. Бидејќи тие првично се произведени од телото за да се обезбеди опстанок на клетките, се сугерира дека, со соодветна комбинација со други агенси, може да се бори дури и со туморот.
HSP му помага на лекот да открие заболени клетки во болно тело и да се справи со неправилноста на ДНК во нив. Се очекува дека новиот лек ќе биде подеднакво ефикасен за секој подтип на малигни заболувања. Звучи како бајка, но лекарите одат уште подалеку - тие претпоставуваат дека лекот ќе биде достапен апсолутно во секоја фаза. Се согласувам, таков протеин од топлотен шок од рак, кога ќе ги помине сите тестови и ќе ја потврди својата веродостојност, ќе стане непроценливо богатство за човечката цивилизација.
Дијагностицирајте и лекувајте
Најдеталните информации за надежта на модерната медицина ги дал д-р Симбирцев, еден од оние кои работеле на создавањето на лекот. Од неговото интервју може да се разбере по која логика научниците го изградиле лекот и како тој треба да донесе ефикасност. Дополнително, може да се извлечат заклучоци дали протеинот од топлински шок веќе ги поминал клиничките испитувања или е сè уште напред.
Како што споменавме порано, ако телото не доживее стресни услови, тогаш производството на БП се одвива во исклучително мал волумен, но значително се зголемува со промена на надворешното влијание. Во исто време, нормалното човечко тело не е во состојба да произведе толкаво количество HSP што би помогнало да се победи новонастанатата малигна неоплазма. „Што ќе се случи ако HTS се воведе однадвор? - мислеа научниците и оваа идеја ја направија основа за студијата.
Како треба да работи?
За да создадат нов лек, научниците во лабораторија повторно создадоа се што е потребно за живите клетки да почнат да произведуваат HSP. За ова е добиен човечки ген, кој е подложен на клонирање со помош на најнова опрема. Бактериите изучувани во лабораториите се менувале сè додека не почнале самостојно да го произведуваат протеинот толку посакуван од научниците.
Врз основа на информациите добиени во текот на истражувањето, научниците донесоа заклучоци за ефектот на HSP врз човечкото тело. За да го направите ова, моравме да организираме верверица. Ова не е воопшто лесно да се направи: моравме да испратиме примероци во орбитата на нашата планета. Ова се должи на фактот дека земните услови не се погодни за правилен, униформен развој на кристалите. Но, вселенските услови дозволуваат да се добијат токму оние кристали кои им беа потребни на научниците. По враќањето на нивната матична планета, експерименталните примероци беа поделени меѓу јапонски и руски научници, кои, како што велат, ја започнаа својата анализа без да губат ниту секунда.
И што најдоа?
Досега работата во оваа насока се уште е во тек. Претставник на групата научници рече дека е можно точно да се утврди: не постои точна врска помеѓу молекулата на HSP и органот или ткивото на живо суштество. И тоа зборува за сестраност. Тоа значи дека ако протеинот од топлотен шок најде примена во медицината, веднаш ќе стане лек за огромен број болести - без разлика кој орган е зафатен од малигна неоплазма, тој може да се излечи.
Првично, научниците го направија лекот во течна форма - се администрира инјективно на експериментални субјекти. Стаорците и глувците беа земени како први примероци за тестирање на производот. Беше можно да се идентификуваат случаи на излекување и во почетната и во доцната фаза на развојот на болеста. Сегашната фаза се нарекува претклинички испитувања. Научниците го проценуваат времето на неговото завршување најмалку една година. После тоа, време е за клинички испитувања. На пазарот, нов лек, можеби лек, ќе биде достапен за уште 3-4 години. Сепак, како што забележуваат научниците, сето ова е реално само доколку проектот најде средства.
Да се чека или да не се чека?
Се разбира, ветувањата на лекарите звучат привлечно, но во исто време со право предизвикуваат недоверба. Колку долго човештвото боледуваше од рак, колку жртви имаше оваа болест во изминатите неколку децении, а овде ветуваат не само ефикасен лек, туку вистински лек - за секаков вид, во секое време. Како можеш да веруваш во ова? И полошо од тоа - да се верува, но не да се чека, или да се чека, но излегува дека лекот воопшто не е толку добар како што се очекуваше, како што беше ветено.
Развојот на лекот е техника на генетски инженеринг, односно најнапредното поле на медицината како наука. Ова значи дека со соодветен успех, резултатите навистина треба да бидат импресивни. Сепак, ова исто така значи дека процесот е исклучително скап. Како по правило, инвеститорите се подготвени да инвестираат доста пари во ветувачки проекти, но кога темата е толку висок профил, притисокот е голем, а временската рамка е прилично нејасна, ризиците се оценуваат како огромни. Ова се сега оптимистички прогнози за 3-4 години, но на сите експерти на пазарот им е добро познато колку често временската рамка лази и до децении.
Неверојатно, неверојатно...или е тоа?
Биотехнологијата е област која е затворена за разбирање за просечниот човек. Затоа, можеме само да се надеваме на зборовите „успехот на претклиничките испитувања“. Работното име на лекот беше „Протеин од топлотен шок“. Сепак, HSP е само главната компонента на лекот, кој ветува дека ќе биде пробив на пазарот на лекови против рак. Покрај него, се очекува составот да содржи и голем број корисни материи, кои ќе ја гарантираат ефикасноста на производот. И сето ова стана возможно поради фактот што најновите студии за HSP покажаа дека молекулата не само што помага да се заштитат живите клетки од оштетување, туку е и еден вид „покажувачки прст“ за имунитет, помагајќи да се идентификува кои клетки се погодени од туморот и кои не се. Едноставно кажано, кога HSP ќе се појави во доволно висока концентрација во телото, како што се надеваат научниците, самиот имунолошки одговор ќе ги уништи заболените елементи.
Надевај се и чекај
Сумирајќи, можеме да кажеме дека новината против туморот се заснова на фактот дека самото тело има средство што може да ја уништи неоплазмата, само што по природа е прилично слаб. Концентрацијата е толку ниска што човек не може ни да сонува за некаков терапевтски ефект. Во исто време, HSPs се делумно лоцирани во клетки кои не се погодени од тумор, а молекулата нема да „замине“ никаде од нив. Затоа, неопходно е да се снабдува корисна супстанција однадвор - така што дополнително директно влијае на засегнатите елементи. Патем, додека научниците сугерираат дека лекот нема ни да има несакани ефекти - и ова е со толку високи перформанси! И тие ја објаснуваат оваа „магија“ со фактот дека студиите покажале дека нема токсичност. Сепак, конечните заклучоци ќе бидат донесени кога ќе завршат претклиничките испитувања, за кои ќе бидат потребни најмалку една година.
Материјал со многу оптимистички поднаслов „Генетски инженерски лек за сите видови и фази на малигни тумори, пациентите можат да го добијат за три до четири години“.
Сепак, секој човек со какво било знаење за лекувањето на онколошките болести, при видување на таквата прогноза, во најдобар случај ќе ги подигне веѓите од изненадување, а во најлош случај, ќе биде огорчен. Ви кажуваме што не е во ред со следната „научна сензација“.
Што се случи?
Развојот на лекот, кој беше опишан во Известија, се спроведува во Државниот истражувачки институт за високо чисти препарати на Федералната медицинска и биолошка агенција (ФМБА) на Русија. Заменик-директорот за истражување на Институтот, дописен член на Руската академија на науките и доктор на медицински науки, професор Андреј Симбирцев, во оваа статија под наслов „Лек за рак е создаден во Русија и тестиран во вселената“, изјави за Известија. дописник за „протеинот од топлински шок“, кој беше кристализиран во нулта гравитација, на ISS и сега е подложен на претклиничко тестирање.
Сега истражувањата се вршат со грант од Министерството за образование и наука, а научниците планираат да најдат 100 милиони рубли за клинички испитувања со помош на приватни инвеститори и 50% програма за државно кофинансирање. За да го привлечат, програмерите ќе „чукаат на сите врати, бидејќи лекот е уникатен. На прагот сме да откриеме сосема нов третман за рак. Ќе им помогне на луѓето со неизлечиви тумори“.
„Веќе го произведуваме лекот на производствените локации на истражувачките институти“, им вели Андреј Симбирцев на ентузијастичките новинари, додавајќи дека тие во моментов се тестираат на глувци и ќе стигне до пациентите за само три до четири години.
Што е финтата?
Сето ова звучи многу инспиративно, но протеините од топлотен шок се навистина познати долго време, но поради некоја причина луѓето сè уште не ги направиле лек за сите видови рак. Ова е прилично големо семејство на протеини кои се активираат како одговор на стресот со зголемување (а понекогаш дури и намалување) на температурата. Тие и помагаат на клетката да се справи со последиците од деградацијата на структурата на другите протеини. Најпознат пример за таква промена е превиткувањето на главната компонента на белката, албуминот, при пржење или варење, кога од проѕирно станува бело. Значи, протеините од топлински шок ги елиминираат последиците од овие промени: тие ги „поправаат“ или конечно ги користат деградираните структури. Многу протеини од топлински шок се исто така чаперони кои им помагаат на другите протеини да се преклопат правилно.
Референца:
Шаперони се класа на протеини чија главна функција е да ја обноват терциерната или кватернарната структура на протеините; тие исто така учествуваат во формирањето и дисоцијацијата на протеинските комплекси.
Протеините од топлотен шок се наоѓаат во сите клетки. Меѓутоа, во различни клетки (особено клетките на туморот, кои во голема мера се разликуваат во различни видови на рак и едни од други и од нормалните клетки на телото), овие протеини се однесуваат различно. На пример, кај некои видови на рак, експресијата на протеинот HSP-70 може да биде и зголемена (кај малигнен меланом) и намалена (кај рак на бубрег).
За да разбереме за каков протеин станува збор и дали тој навистина се користи во терапијата за рак и може да помогне со сите негови видови, разговаравме со Александар Сапожников, доктор по биолошки науки. Овој научник е раководител на Лабораторијата за клеточни интеракции на Институтот за биоорганска хемија именуван по М.М. Шемјакин и Ју.А. Овчиников РАС, кој многу години се занимава со еден од најперспективните случувања во оваа област на протеини од топлински шок. Тој коментираше за оваа статија:
„Нема да кажам дека ова е глупост, но ова е апсолутно неточна информација. Авторот на идејата за користење на протеини од топлински шок со молекуларна тежина од 70 килодалтони (т.н. HSP-70, на англиски HSP70) е мојот пријател и колега Борис Маргулис. Работи на Институтот за цитологија во Санкт Петербург.
Тој и неговата сопруга Ирина Гужова цел живот се занимаваат со овој протеин (и јас се занимавам многу години со него, но не и во истражувања поврзани со терапијата за рак). Формално, раководител на лабораторијата е Ирина, таа проучува како протеините се поврзуваат со невродегенеративните болести, а Борис е шеф на одделот. Тој е првиот човек во светот кој предложи употреба на „гол“ протеин кој не е натоварен со никакви антигени поврзани со туморот.
Не верував во неговите идеи за оваа примена на овој протеин (всушност, сè уште не е докажано дека ќе биде ефективен). Ако „играте од шпорет“, постои хинду, Прамод Шривастава, кој е роден во Индија, но студирал, живее и работи во Америка. Одамна, тој направи не само „вакцина“ против тумор со помош на HSP-70, туку отвори и клиника и со неа лекува болни од рак. Шривастава го извлекува овој протеин директно од туморот: зема биопсија од пациентите, го извлекува од парчиња ткиво (постојат посебни начини да се добие многу висока фракција од овој протеин).
Сепак, протеинот, кој се добива од ткивата на пациентите со рак, е во силна врска со пептидите поврзани со туморот - оние знаци на тумор што се препознаваат од имунолошкиот систем. Затоа, кога овој комплекс се администрира на пациенти, голем број пациенти развиваат имунолошки одговор и се добива позитивен ефект за пациентот.
Всушност, според статистичките податоци, овој ефект не го надминува ефектот на хемотерапијата. Но, сепак, хемотерапијата го „труе“ телото, но таквата „вакцинација“ не го „труе“ телото. Ова е многу стара приказна, овој пристап долго време се користи во клиниката.
Александар Сапожников.Доктор по биолошки науки, професор
Што се однесува до Борис Маргулис, тој (особено, врз основа на мојата лабораторија) покажа (и ги објави резултатите од својата работа) дека ако чист протеин, без никакво оптоварување на туморот, се додаде во клетките на туморот, тогаш овој егзоген протеин предизвикува тумор клетките да ги изложат истите пептиди поврзани со туморот кои вообичаено се наоѓаат во овие клетки, во цитоплазмата. Тогаш имунолошкиот систем ги препознава, а телото сам ќе ги отфрли овие клетки, ќе се бори со туморот.
Тоа се покажа во културата ин витро, односно не во телото, туку во епрувета. Покрај тоа, Борис Маргулис тврдеше само леукемија од детството, бидејќи е поврзан со лекарите во Санкт Петербург. Она што го кажа Симбирцев во своето интервју е веќе продолжување на овој метод на користење на гол, чист протеин.
Механизмот на дејство на овој чист протеин е да го принуди туморот да ги извади на површината (како што самиот Маргулис го нарече, „исцеди“) овие пептиди со нивниот ендогени протеин. Овој протеин се наоѓа во сите клетки, а не постои ниту една клетка во светот што го нема овој протеин. Ова е многу древен, многу конзервативен протеин, сите го имаат (сега не зборувам за вируси).
Самиот Маргулис немаше да повлече претклинички студии, тој доби (пред пет години) грант заедно со Институтот за високо чисти препарати. Очигледно, овој Симбирцев работи во овој институт, многупати го слушнав неговото презиме, но бидејќи ова е Федералната медицинска и биолошка агенција, на која припаѓа Институтот за имунологија на Каширка, каде што работев долги години, тогаш најверојатно ова е Институтот за лекови со висока чистота, со што доби грант за претклинички студии. Во советско време, тоа беше Третата управа на Министерството за здравство. Токму со овој институт е добиен грант за претклиника од Министерството за образование од 30 милиони за три години, кој заврши пред две години.
Институтот за високо чисти препарати ја направи целата документација, тие пријавија за нивниот грант, што се однесува до следната фаза, промоција на лекот, таму се потребни пари. Ова е првата фаза од клиничкото истражување. Овде Борис Маргулис, колку што разбрав, веќе се оддалечи од развојот, давајќи му го на Институтот за високо чисти препарати.
Го прават овој протеин, направија биотехнологија, дури и во фрижидер го имам, Борис го даде на тестирање. Го прават во големи количини, го чуваат во лиофилизирана форма (во сува форма), во стерилни ампули. Всушност, овој лек треба да се користи во клинички испитувања, можеби со некои адитиви. Но, ова бара пари.
Кога случајно ја видов веста од интервјуто на Симбирцев, ја прочитав, му ја испратив на Маргулис и прашав дали ја прочитал. Борис ми одговори дека Андреј (со кој е добро запознаен) направил некаква глупост, не се ни повикувал на авторите. Авторот на оваа идеја (да се користи чист протеин како антитуморен лек во онкологијата), повторувам, е Борис Маргулис. Но, колку што слушнав со него во последно време, тој се оддалечи од оваа проблематика.
Работам на овој протеин, но како имуномодулатор, како мојата лабораторија. Работевме малку со антитуморни својства кај моделите на глувци. Имаше навистина добри резултати. Мислам на „гол“ протеин, само има имуностимулирачки својства. Патем, друго големо прашање е што е причината за неговите имуностимулирачки својства: самиот протеин или некои мали нечистотии, како што се липополисахаридите. Овој протеин се добива во бактериска култура (во Ешерихија коли), е најчестата техника за добивање рекомбинантни протеини. Липополисахаридите (LPS) се компонента на клеточниот ѕид на бактериите и многу е тешко целосно да се прочисти културата од оваа нечистотија. Секако дека го чистат, но остануваат некои скудни концентрации. Овие нечистотии на LPS, исто така, имаат својства за зајакнување на имунитетот, едноставно затоа што имунолошкиот систем еволуирал за да се брани од бактерии. Штом се појави „мирис“ на бактерии во телото, се активира имунолошкиот систем. Затоа, многу автори сега веруваат дека имуностимулативните својства на овој протеин, кои исто така го модулираат антитуморниот одговор, не се предизвикани од HSP како таков, туку од неговата мешавина. Но, ова прашање е научно, дискутабилно и нема никаква врска со практиката.
Сега, повторувам, Борис Маргулис се оддалечува од оваа тема, од онкологијата и работи на мали молекули кои можат да го регулираат производството на овој протеин. Тој контактирал со хемичари кои знаат како да прават инхибитори - овие специфични кинази, некакви ензими во клетките кои ја запираат нивната работа. Инхибиторите можат да му кажат на некој ензим: „Не, немаш право да работиш“.
Ова се прави многу едноставно: сите ензими имаат место за врзување на супстратот, и ако земете некоја мала молекула која е интегрирана во оваа локација за врзување на супстратот, таа повеќе нема да може да ја обработи оваа супстрат. Борис моментално работи на молекули кои ја инхибираат интрацелуларната синтеза на овој HSP-70. И, навистина, таквите молекули се многу релевантни, и не само за фундаменталната биологија, туку и за практиката, клиничката медицина“.
Се вчитува...