1、毕业论文文献综述食品科学与工程HSP90蛋白的研究进展摘要热休克蛋白90HEATSHOCKPROTEIN，HSP90是一组结构高度保守的蛋白质，作为分子伴侣广泛参与细胞的发育、生长和分化。近年来因HSP90与肿瘤、真菌耐药性发生、发展、生物学行为有较密切的关系，而成为抗癌抑菌药物作用的靶点，也成为了研究热点。因此本文就HSP90的基因定位、表达情况；HSP90的结构、自我调节、调节机制做了系统的介绍。与此同时讨论了HSP90在肿瘤形成以及真菌耐药性中的作用。最后总结了HSP90的研究进展，并提出了自己的期望。关键字热休克蛋白90；调节机制；耐药；肿瘤热休克蛋白HEATSHOCKPROTEINS
2、，HSPS是一种广泛存在于原核和真核生物中的在应激病毒感染、缺氧、紫外线照射等状态下合成的高度保守的蛋白质分子，又称为应激蛋白。多以分子伴侣的形式参与细胞内相关蛋白质的装配、折叠、蛋白质降解及细胞内运输等过程。近年来因与肿瘤、微生物耐药性发生发展有较密切的关系而成为抗瘤治疗的热点。根据分子质量大小可分为HSP100、HSP90、HSP70、HSP60和小HSP五大家族，本文对HSP90的研究进展综述如下。1热休克蛋白家族的发现与分类首次发现热休克蛋白是一名意大利生物学家叫RITOSSA，他在研究果蝇（DROSOPHILA发育时发现的。当时他发现培养果蝇的温度超出正常生理水平时，幼虫LARVAE
3、细胞中一些巨型染色体上的位点就会变得异常活跃，促使了一些新基因的表达。此后，TISSIERES等在1974年从高温环境下的果蝇幼虫中分离得到几种新的蛋白。通过进一步试验证实，高温环境可以激发一组特殊蛋白质的合成，这种特殊的蛋白质就被称为热休克蛋白HEATSHOCKPROTEIN,HSPS。热休克蛋白按照分子质量大小，可以被分为六个大家族，即HSP110104170KD、HSP908396KD、HSP706678KD、HSP605865KD、HSP403247KD、SHSP1028KD1，他们彼此相互联系，组成一个个的分子伴侣复合体。2HSP90基因定位、表达、结构、特性、调节机制21HSP90
4、基因定位HSP90可分为HSP90和HSP90两类，区别在于是否含有丰富的谷氨酰胺片段。HSP90由730个氨基酸组成，基因位于14Q323，包含11个外显子和10个内含子和，而HSP90由724个氨基酸组成，基因位于6P21，在其转录起始位置上游包含由1102个碱基对组成的区域，整个基因包含12个外显子和11个内含子。他们的同源性为842。而起在HSP90和HSP90基因中，他们的第1个外显子是不能翻译为蛋白质的。22HSP90基因的表达与自我调节HSP90在机体内具有自我调控能力，最明显的表现是当受到刺激时，它的表达量会大增。这一现象产生的原因可定位于结合在HSP90基因启动子上游的一段热
5、休克单元（HSE），其上含有热休克因子HSFHEATSHOCKFACTOR结合单位。正常情况下，热休克单元在胞内以单体状态存在，在特殊应激状况产生的时候，它们则会以三聚体形式在核内聚集，并与热休克因子结合，启动HSP90基因的转录。在人体细胞内，还存在着一种HSP90负调控机制。正常状态下，HSP90和热休克因子结合，并抑制热休克因子活性，同时HSP90和热损伤蛋白也有很强的亲和力，因此热休克因子和热损伤蛋白之间存在着竞争性抑制。在应激条件下，细胞内的热损伤蛋白增多，它们与HSP90结合的机会增多，这就使得HSP90与HSF结合机会减少，细胞内HSP90HSF复合物解离，游离的HSF增多，大量
6、的HSF和HSE结合，启动了HSP90的转录，产生了大量的HSP90。23HSP90的结构HSP90通常以和同源二聚体形式存在细胞内，含有三个特殊结构。两个高极性氨基酸的A、B区，分子中段的含有7个赖氨酸构成的Z区。A、B两区极性氨基酸位于蛋白的表面，肯能参与蛋白之间的相互作用，主要形成A螺旋，构成3个分开的球形结构。而这种特殊结构与肿瘤的抗原性有关。HSP90的每个亚单位组成3个功能域，一个含有四氯肽重复结合基序的C末端二聚体化域，一个中间域，一个N末端三磷酸腺苷ADENOSINETRIPHOSPHATE，ATP结合域。24HSP90的生物学特性HSP90是一种组成型ATP依赖性（ATP结合
7、HSP90后，使HSP90的构象发生改变，形成二聚作用）伴侣蛋白，在细胞内比较保守。具有以下生物学特征（1）几乎所有的真核细胞中HSP90的C末端有一小的富含负电荷区域，虽序列变化较大，但最末端4个氨基酸均为KDELLYSASPGLULEU，即雌激素受体ER蛋白质滞留信号，这一区域的电荷分配与DNA双螺旋中磷酸基团的电荷相似，也就决定了HSP90与激素受体、癌基因产物之间的调节关系。（2）诱导因素不同，对及的诱导也有所不同。相比之下更易受热的诱导，在肿瘤细胞增殖中起重要作用；而HSP90易受有丝分裂的诱导，与细胞分化和结构构建有关。（3）HSP90和HSP90在氨基酸序列上的主要差别是HSP9
8、0的氨基酸末端有一五氨基序列QTQDQ，而HSP90却没有。这可能是许多肿瘤细胞中HSP90表达量增高，而HSP90基本不变的原因之一。3HSP90的功能31HSP90的生理功能HSP90在细胞内发挥着中重要功能。其中生理功能主要体现在以下几个方面。（1）维持细胞蛋白质稳定。蛋白质在距膜转运前必须解折叠，跨膜后又要重新折叠以形成成熟型，HSP90作为分子伴侣具有解折叠酶功能，能识别蛋白质解折叠后局部暴露的疏水面，并与之结合，防止相互作用产生凝聚，直至跨膜运送。（2）提高细胞对应激的耐受性。在应激条件下，HSP90的表达极具上升，通过传导信号，使机体做出正确的应答。（3）增强抗氧化作用使细胞维持
9、正常的生理功能。HSP90是细胞内最活跃的分子伴侣之一，对细胞在生理、病理及应激条件下的生存发挥重要作用。在发生应激反应时，HSP90由于环境刺激而使自身构象发生改变，保证蛋白进行适当的折叠并防止其非特异性聚集，从而维持细胞的正常活性3。31HSP90在肿瘤中的作用除了生理功能外，近年来HSP90在肿瘤组织中的作用也受到广泛重视。HSP90可以与相应的底物结合而在肿瘤的形成和发展中产生作用。与子结合的底物具有一定的选择性，大多为某些转录因子及与细胞信号转导相关的蛋白激酶。已证实HSP90的底物有100多种。HSP90能够与他们结合，形成特殊结构，而达到改变功能蛋白应有的功效，造成细胞代谢障碍或
10、异常分裂增殖，从而形成恶性肿瘤。肿瘤形成过程中，大量编码的HSP作为分子伴侣起着调节和稳定这一异常增殖过程的作用。HSP90受体蛋白与凋亡路径、细胞周期和调控信号转导有关，即HSP90通过其受体多环节多途径影响癌细胞生长和或存活。HSP90与凋亡的关系日益引起人们的重视，当细胞受到外界刺激，HSP90在引导细胞走向死亡还是重新存活的过程中起重要的作用，其作用机制已得到初步研究成果，并得到证实48。33HSP90在生物耐药性中的作用HSP90分子伴侣复合体体系由5种蛋白组成，包括HSP90，HSP70，HOP，HSP40，P23。其结合过程是第一步HSP70和HSP40相互作用，并与类固醇激素受
11、体结合。第二步这个复合体又与HSP90，HOP，P23结合9。在该过程中，类固醇激素受体处于折叠状态时，它的配体结合结构域1IGANDBINDINGDOMAIN，LBD是关闭的，类固醇激素不能进入受体1014。他们的结合必须要有HSP90的参与。受体与HSP90结合以后，HSP90依赖ATP水解，从而改变了类固醇受体的构象，将LBD打开，使类固醇激素进入了受体_。在LBD打开的状态下，P23起到了稳定构象的作用，HOP被释放。COWEN等以SCEREVISIAE为模板，将GELDANAMYCINGA或根赤壳菌素RADICICOL，RD作为HSP90蛋白N端的抑制剂，来考察HSP90在微生物耐药
12、性形成过程中的作用15。GELDANAMYCIN或RADICICOL与HSP90蛋白N末端特异性结合，可抑制HSP90的活性，使客户蛋白不能与HSP90结合。以类固醇激素受体为例，GELDANAMYCIN或RADICIC01和HSP90蛋白N末端结合，HSP90活性被抑制，且类固醇激素受体和HSP90分离，类固醇激素就无法与受体结合，LBD就不能打开，激素就不能进入受体，不能引发一系列信号传导反应，此时的细胞处于无防备状态，对于外界药物的刺激没有耐受能力。因此，如果能够抑制HSP90的活性，使类固醇激素受体和类固醇激素不能结合，就能够达到抑制微生物细胞生长目的。HSP90分子伴侣复合体通过改变
13、类固醇激素受体的构象，调节细胞的信号传导途径，提高细胞对外界刺激的随机应变能力，使微生物体细胞的存活能力增强，对抗菌药物的耐受性也随之增强。COWEN等的研究显示16，胞内HSP90含量越多，真菌耐药性越强，这种耐药性的产生需要HSP90的存在，如果HSP90缺失，耐药性也随之消失。但WADDINGTON17等的研究又显示，长期的自然选择会使得原先HSP90依赖性的耐药性转变为HSP90不依赖性，微生物细胞进化为对环境完全不敏感，这一过程叫做遗传同化GENETICASSIMILATION，它使得微生物的耐药性特征变得很稳定。除上述作用外，HSP90还与植物的抗逆性有关20,21。4HSP90抑
14、制剂目前，HSP90抑制剂是治疗微生物耐药性和肿瘤的重要方法之一。出现了除了多种相关药物，其中最有名的GELDANAMYCIN和DRADICICOL以及他们的衍生物。这两种药物分别作用与HSP90的N端，C端。其中衍生物TANESPIMYCIN和DALVASPIMYCIN不仅药效良好，而且毒副作用被降低是更具开发前景的HSP90抑制剂18。5研究进展和期望从发现HSP到现在，已过去将近50年，在这段时间里，HSP90的研究经历了从刚开始的蛋白质结构、功能研究到现在的基因序列的测定和基因功能的研究。同时，检测方法也在不断改进。目前采用荧光定量PCR能准确、敏感、简便的测定其MRNA的含量，进而推
15、出表达量22,23。现在已建立了许物种的CDAN文库，并已确定HSP90和肿瘤（如胃癌）、各种疾病如原发性肾病发生发展有关24，多种抑制HSP90的抗癌药物已被用于肿瘤的临床治疗中。但HSP90在各种物种或生物现象如植物抗逆性中的功能研究还不全面，HSP90抑制剂还存在各种缺陷如副作用大。因此HSP90在癌症和耐药性方面的机制还有待于进一步的研究，进一步研究它们在肿瘤的发生、发展和转移过程中的作用，将会有利于我们认识热休克蛋白与肿瘤的关系，从而为肿瘤和疾病的生物治疗提供新的思路。参考文献1HARTLFU,HAYERHARTLMMOLECULARCHAPERONESINTHECYTOSOLFRO
16、MNASCENTCHAINTOFOLDEDPROTEINJSCIENCE,2002,295185218582胡秀娟,王雪峰HSP90在肿瘤中的研究医学综述,2008,L413RUTHEFRORDSL,LINDQUISTSHSP90ASACAPACITORFORMORPHOLOGICALEVOLUTIONJNATURE,1998,39667093363424PANDEYP,SALEHA,NAKAZAWAA,ETA1NEGATIVEREGULATIONOFCYTOEHORMECMEDIATEDOLIGOMERIZATIONOFAPAF1ANDACTIVATIONOFPROEASPASE9BYHEA
17、TSHOCKPROTEIN90JEMBOJ,2000,1916431043225BLAGOSKLONNYMV,TOERTSKYJ,BOHENS,ETALMUTANTCONFORMATIONOFP53TRNASLATEDINVITROORINIVVOREQUIERSFANCTIONALHSP90JPORENATLACADSCIUSA,1996,9316837983836SHIONOY,FUJITAY,OKAS,ETALATPASEINHIBITORSSUPPERSSACTINOMYCINDINDUCEDAPOPTOSISINLEUKEMIACELLSJANIFCANCERRES,2002,225
18、290729117ZHAOC,WNAGEHHEATSHOCKPORTEIN90SUPPRESSESTUMOMECORSISFACTORSINDUCEDAPOPTOSISBYPREVENTINGTHECLEAVAGEOFBIDINNIH3T3IFBORBLASSTJCELLSIGNAL,2004,1633133218YANOM,NLATOZ,TNAAKAS,ETA1EXPRESIONANDROLESOFHEATSHCOKPROTEINSINHUMANBREASTCANCERJJPNJCANCERRES,1996,8799089159刘宪玲,叶苓,王建波等热休克蛋白HSP90在人胃癌组织及耐药细胞
19、系中的表达J第四军医大学学报,2000,21213113410GORSSTM,MULLERPILLASCHF,WEBERC,ETA1DIFERENTIALEXPRESIONOFHEATSHOCKPROTEINSINPANCREATICCARCINOAMJCANCERRES,1994,54254755111施一江,赵攻,许先发等主要人热休克蛋白在癌组织及癌旁正常组织中表达水平的比较研究J中华肿瘤学杂志,1998,20427727912SRIVASTAVAPKIMMUNOTHERAPYFORHUMANCANCERUSINGHEATSHOCKPROTEINEPPTIDECOMPLEXESJCURRO
20、NCOLREP,2005,7210410813WEGELEH,MULLERL,BUCHNERJHSP70ANDHSP90ARELAYTEAMFORPROTEINFOLDINGJREVPHYSIOLBIONCHEMPHARMACOL,2004,15114414COWENL,LINDQUISTSHSP90POTENTIATESTHERAPIDEVOLUTIONOFNEWTRAITSDRUGRESISTANCEINDIVERSEFUNGIJSCIENCE,2005,3092185218915COWENLETHEEVOLUTIONOFFUNGALDRUGRESISTANCEMODULATINGTHET
21、RAJECTORYFROMGENOTYPETOPHENOTYPEJNATREVMICROBIOL,2008,6318719816WADDINGTONCHGENETICASSIMILATIONOFANACQUIREDCHARACTERJEVOLUTION,1953,711812617PACAYS,BANEDIU,JUDSONI,ETA1HSP90INHIBITORSINTHECLINICJHANDBEXPPHARMACOL,2006,17233135818KUMARR,MUSIYENKOA,BARIKSPLASRNODIUMFALCIPAURMCALCINEURINANDITSASSOCIATI
22、ONWITHHEATSHOCKPROTEIN90MECHANISMSFORTHEANTIMALARIALACTIVITYOFCYCLOSPORINAANDSYNERGISMWITHGELDANAMYCINJMOLBIOCHEMPARASITOL,2005,141293719马炳田,万佳等水稻中一个与OSHSP90互作的新基因特性分析中国水稻科学,2009,23434234820刘大丽,张欣欣,程玉祥等逆境下水稻ORYZASATIBALRHSP90基因的克隆及功能分析分子植物育种,2006,4331732221李玉保,鲍恩东HSP70和HSP90荧光定量RTPCR检测方法的建立南京农业大学学报,2008,31211612022周向红,阎斌伦一条斑紫菜HSP90基因实时荧光定量PCR检测方法的构建淮海工学院学报,2010,192818423左东升,范婕热休克蛋白90在人胃癌与癌旁及淋巴结转移癌中表达的研究张家口医学院学报,2002,1954524欧阳涓,姜傥HSP90在原发性肾病综合征发生和治疗中的意义中山大学学报,2006,276661666
