Статья «Регуляция экспрессии генов теплового шока в ответ на стрессовые воздействия, "Молекулярная биология"»

Гены теплового шока (гены ТШ, или стрессовые гены) кодируют ряд белков, образующих наиболее древнюю и универсальную защитную систему, определяющую способность клетки адаптироваться к действию множества неблагоприятных факторов, а также выполняющих разнообразные дополнительные функции в нормальных физиологических условиях. Воздействие таких стрессовых факторов, как повышение температуры, гипоксия, отравление солями тяжелых металлов, приводит к подавлению транскрипции и трансляции большинства генов. На этом фоне происходит индукция экспрессии группы генов ТШ. Транскрипция генов ТШ контролируется факторами транскрипции, объединенными в семейство HSF (Heat Shock Factors). Некоторые факторы, относящиеся к этой группе, активируются при повышении температуры и других неблагоприятных воздействиях, обеспечивая стресс-индуцируемую экспрессию генов ТШ, тогда как другие факторы активируются на определенных стадиях развития. Система регуляции основного стресс-индуцируемого фактора HSF1 млекопитающих и HSF Drosophila melanogaster включает множество компонентов, в том числе ряд ранних сигналов, свидетельствующих о различных нарушениях нормальной жизнедеятельности клетки (повышение уровня церамида, концентрации ионов кальция в цитозоле, увеличение концентрации частично денатурированных белков), протеинкиназы, осуществляющие фосфорилирование различных остатков серина в составе HSF, ацетилтрансферазы, а также такие регуляторные белки, как SUMO, HSBP1. Помимо HSF, в активации транскрипции генов ТШ участвуют GAF у D. melanogaster, Sp 1 и NF-Y - у млекопитающих и другие факторы. Транскрипция ряда стрессовых генов, кодирующих молекулярные шапероны из группы регулируемых глюкозой белков (GRP), контролируется преимущественно другой системой ответа на стресс, UPR (unfolded protein response), активирующейся в ответ на нарушения фолдинга белков в эндоплазматической сети и матриксе митохондрий. На уровне трансляции экспрессия белков ТШ регулируется изменением статуса фосфорилирования ряда белков, участвующих в инициации трансляции. Кроме того, преимущественную трансляцию некоторых белков ТШ в условиях стресса обеспечивают специфические сигнальные последовательности в составе 5'-нетранслируемых областей их мРНК.