HSP70,是用于协同免疫作用的一种
蛋白质。是热休克蛋白家族中组重要的一员。
简介概述
是热休克70kDa蛋白 Heat shock 70 kDa
proteinHSP70是分子量约70kD的
热休克蛋白,是热休克蛋白家族中最重要的一员,被称为主要热休克蛋白,包括分子量为68、72、73、75、78kDa等的20多种蛋白。
HSP70家族蛋白分子量相近,
等电点PH5.2-6.3之间和相似的
胰蛋白酶肽谱,在几乎所有生物的应激细胞中常被高度诱导,具有保护机体和细胞的功能。
分子量70KD的
热休克蛋白(诱导型)在
正常细胞中水平较低,在
应激状态下可明显升高,是热休克蛋白研究中最多的一种。尤其是对HSP70家族的结构、功能以及表达调控机理的研究较多,正常情况下HSP70位于
胞浆内,受到热休克刺激时,核内HSP70迅速增加,浆内只有少量存在,细胞处于恢复阶段时,核内的HSP70消失,浆内仍有低水平HSP70表达。
组成结构
HSP-70由两个
结构域组成:一个结构域(蛋白质编号1dkg)是
ATP的
结合位点,并且控制ATP的结合过程。另一个结构域(蛋白质编号1dkz)是富含碳的
肽链的结合位点,粉色表示的
小肽段是蛋白质结合的缝隙,水母状结构的前折叠因子(蛋白质编号1fxk)也执行类似的功能,即包裹折叠过程中的蛋白质链。
生物学特性
目前,HSP70被认为是
哺乳动物细胞HSPs中最重要,也是研究最为深入的HSPs家族,这与它所具有的生物学特性密切相关:
生物界的
普遍性,从
原核生物到
真核生物都有HSP70的表达,同一生物体内的不同组织内亦均有表达
高度的保守性,不同生物来源的HSP70氨基酸序列有50%-90%的
相似性,而且HSP70氨基酸序列的N端2/3部分较C端1/3部分还要保守得多。
正常情况下HSP70在细胞内呈基础表达,表达水平较低;而在高温及各种有害应激状态下,HSP70的合成速度显著增加,一般数分钟内即可达到最高水平,而原来的
蛋白质合成则减少,以提高生物体的
抗应激能力。
正常情况下HSP70位于细胞浆内,当细胞遭受应激作用时,HSP70迅速移入
细胞核内并包围
核仁,细胞浆内只有少量存在;而应激消除后细胞处于恢复阶段时,细胞核内HSP70又返回胞浆,在细胞浆6内呈低水平表达,再次应激又重新返回细胞核。
HSP70家族成员在细胞内的分布不同,但均具有与
核苷酸特别是与ADP或ATP结合的特性。
热休克蛋白
1962年Ritossa发现,将
果蝇的培养温度从25℃提高到30℃ (热休克
环境温度升高),30分钟后就可在多丝染色体上看到 蓬松现象(或称膨突puff),提示这些区带基因的转录加强并可能有某些蛋白质的合成增加。
1974年Tissieres研究证实该现象的产生是因为温度高增强了这一区域的
基因转录,相应生成了一系列分子量为70kDa和26kDa的蛋白质这些蛋白质被命名为热休克蛋白质(HSP)。
1992年Horwitz提出HSP是一种分子伴侣的理论。HSP的作用和功能已经引起世界各国学者的广泛关注,尤其是对HSP70的研究最为深入。
生成的诱因
在正常
生理条件下,如细胞的增生和分化、胚胎的生长和发育、激素的刺激等,热休克蛋白即呈基础表达。正常生长条件下,所有细胞中,热休克蛋白占
总蛋白量的5%-10%。
在应激条件下,热休克蛋白表达明显增加,且可发生移 位。这些应激包括:
体外环境应激:热、冷、有机物、重金属(砷、镉等)、缺氧等。
体内病理
生理应激:基因损伤、组织创伤、微生物感染等。
组成和结构
组成
邬堂春等于1995年从人体肿瘤
细胞株,
大鼠肝脏和心脏,
家兔和
小鼠肝组织纯化了主要的热休克蛋白HSP70并分析了它的
氨基酸组成 在所测的5种来源的HSP70中,含量位于前三位的
氨基酸除大鼠心脏为
甘氨酸、
苯丙氨酸、
谷氨酸外,其余的均为甘氨酸、谷氨酸和
天冬氨酸。所有来源的HSP70均富含苯丙氨酸、
赖氨酸、
缬氨酸、
亮氨酸和
脯氨酸。
结构
Flynn等的研究表明,HSP70的氨基酸的
一级结构可分为3个
功能域:
近
N端为45kDa大小结构上高度保守的氨基酸序列,具有ATPase活性区,比
羧基端部分具有更高的保守性,与不同生物的HSP70所共有的生化特性有关;
紧接着为18kDa大小相对保守的氨基酸序列,是多肽的
结合部位;
近
C端有约10kDa结构上多变的氨基酸序列,其结构尚不明,可能与特定的一组蛋白底物相互作用有关。
分类
HSP100家族
HSP90家族(分子量约83-90kDa)
HSP70家族(分子量约66-78kDa)
HSP60家族和小分子量smHSP家族(分子量约12-43kDa)
功能
热休克蛋白在细胞中执行最基本的
生理功能,如
蛋白质折叠、伸展、转运、
寡聚体的形成和解聚等,维持细胞的生存和功能,在应激的不利条件下,提高细胞的
抵抗力,起到应激保护作用。
协同免疫作用
科研价值
单克隆抗体
单克隆抗体问世以来,由于其独有的特征已迅速应用于医学很多领域。
主要表现在以下几个方面。
单克隆抗体是
亲和层析中重要的配体。将单克隆抗体吸附在一个惰性的固相基质(如Speharose 2B、4B、6B等)上,并制备成
层析柱。当样品流经层析柱时,待分离的抗原可与固相的单克隆抗体发生
特异性结合,其余成分不能与之结合。将层析柱充分洗脱后,改变
洗脱液的
离子强度或pH,欲分离的抗原与抗体解离,收集洗脱液便可得到欲纯化的抗原
将针对某一
肿瘤抗原的单克隆抗体与
化疗药物或
放疗物质连接,利用单克隆抗体的导向作用,将药物或放疗物质携带至
靶器官,直接杀伤
靶细胞,称为肿瘤导向治疗。另外,将
放射性标记物与单克隆抗体连接,注入患者体内可进行放射免疫显像,协助
肿瘤的诊断。
恶性肿瘤
热休克蛋白(heatshockproteins,
HSPs)又称
应激蛋白(stressprotein,sp),是生物体细胞在热诱导下合成的一组具有高度
保守性的蛋白质。HSPs被发现与
恶性肿瘤的发生、发展、复发及
预后关系密切。