Введение
Белки теплового шока с молекулярной массой около 90 кДа
Глюкокортикоидный рецептор (GR) является наиболее тщательно изученным примером стероидного рецептора, функция которого критически зависит от взаимодействия с Hsp90. В отсутствие стероидного гормона кортизола, GR находится в цитозоле в комплексе с несколькими шаперонными белками, включая Hsp90 (см. рисунок справа). Эти шапероны поддерживают GR в состоянии, способном связывать гормон. Вторая функция Hsp90 заключается в связывании иммунофилинов (например, FKBP52), которые присоединяют комплекс GR к пути транспорта белков, опосредованному динеином, который перемещает активированный рецептор из цитоплазмы в ядро. Попав в ядро, GR димеризуется и связывается со специфическими последовательностями ДНК, тем самым увеличивая экспрессию генов, чувствительных к GR. Hsp90 также необходим для правильного функционирования нескольких других стероидных рецепторов, включая рецепторы, отвечающие за связывание альдостерона, андрогенов, эстрогенов и прогестерона.
Раковые клетки
Раковые клетки сверхэкспрессируют ряд белков, включая рецепторы факторов роста, такие как EGFR, или белки трансдукции сигнала, такие как PI3K и AKT (ингибирование этих белков может запускать апоптоз). Hsp90 стабилизирует различные рецепторы факторов роста и некоторые сигнальные молекулы, включая белки PI3K и AKT. Следовательно, ингибирование Hsp90 снижает активность пути PI3K/AKT, что приводит к снижению экспрессии антиапоптотического белка Bclw и, как следствие, к апоптозу раковых и сенесцентных клеток. Интересно, что нарушение функции HSP90 с помощью нанотерапевтических средств связано с преодолением лекарственной устойчивости и ослаблением подавления иммунных клеток-киллеров (NK) при раке молочной железы. Другая важная роль Hsp90 в раке – стабилизация мутантных белков, таких как v-Src, химерный онкоген Bcr/Abl и мутантные формы p53, возникающие в процессе клеточной трансформации. По-видимому, Hsp90 может выступать в роли "защитника" менее стабильных белков, производимых в результате мутаций ДНК. Hsp90 также необходим для индукции сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF) и синтазы оксида азота (NOS). Вместе со своими кошаперонами, Hsp90 модулирует апоптоз опухолевых клеток «посредством влияния на AKT, рецепторы фактора некроза опухоли (TNFR) и функцию ядерного фактора κB (NFκB)». Кроме того, Hsp90 участвует во многих ключевых процессах онкогенеза, таких как автономия в сигналах роста, стабилизация мутантных белков, ангиогенез и метастазирование.
Клиническое значение
Hsp90 играет, по-видимому, противоречивую роль в клетке, поскольку он необходим как для создания, так и для поддержания, а также для разрушения белков. Его нормальная функция критически важна для поддержания здоровья клеток, в то время как его нарушение регуляции может способствовать канцерогенезу. Способность этого шаперона стабилизировать как протеасому 26S (которая позволяет клетке разрушать нежелательные и/или вредные белки), так и киназы по отношению к той же протеасоме, демонстрирует его функциональное разнообразие. Использование ингибиторов Hsp90 в лечении рака подчеркивает важность Hsp90 как терапевтической мишени. Таргетная терапия Hsp90 лекарственными препаратами показала многообещающие результаты в клинических испытаниях. Например, гельданамицин, ингибитор Hsp90, использовался в качестве противоопухолевого агента. Прогнозирование и валидация иммунодоминирующего эпитопа (эпитопов) бета-белка HSP90 были продемонстрированы с использованием сывороток женщин с бесплодием, имеющих аутоантитела к HSP90. Декапептид EP6 (380–389) является основным иммуногенным эпитопом HSP90, за которым следуют EP1 (1–12) и EP8 (488–498). Знание эпитопов связывания на автоантигене необходимо для понимания последующих патологических событий. Предсказанные трехмерные структуры этих пептидов показали, что они существуют в петлеобразной конформации, которая является наиболее подвижной частью белка. Кроме того, анализ последовательностей HSP90-бета у различных видов выявил, что пептид EP6 является частью хорошо консервативного мотива. Поликлональные антитела, полученные к иммунодоминантному эпитопу EP6, подтверждают сходную биохимическую и клеточную иммунореактивность, наблюдаемую в сыворотках пациентов с аутоантителами к HSP90. Данное исследование может предоставить новые инструменты для выявления эпитопов, индуцирующих заболевание, и возможного терапевтического вмешательства.
Эволюция
Согласование последовательностей Hsp90 показало, что белок имеет около 40% идентичности последовательностей среди всех гомологов, что указывает на его высокую степень консервации. Существует два гомолога, локализующихся в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме соответственно. Вероятно, появление этих двух гомологов было вызвано дупликацией гена на очень ранних этапах эволюции эукариот, что могло сопровождать эволюцию эндоплазматического ретикулума или ядра. Этот вывод подтверждается тем фактом, что дупликация обнаружена у Giardia lamblia, одного из наиболее ранних ветвящихся видов эукариот. Произошло как минимум еще две последующие дупликации генов, что объясняет различные формы Hsp90, встречающиеся у грибов и позвоночных. Одна дивергенция привела к образованию родственных и теплоиндуцированных форм Hsp90 у Saccharomyces cerevisiae, а второе событие дупликации гена в цитозольной ветви – к образованию альфа- и бета-подсемейств последовательностей, которые встречаются у всех позвоночных. Филогенетическое дерево, построенное на основе последовательностей Hsp90, показало, что растения и животные более тесно связаны друг с другом, чем с грибами. Подобно белку Hsp90, ген белка Hsp70 также подвергся дупликации на очень ранней стадии формирования эукариотических клеток, и гомологи в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме являются результатом этого события дупликации гена. Эти события дупликации генов имеют важное значение для понимания происхождения эукариотической клетки и эндоплазматического ретикулума.