Η λειτουργία της πρωτεΐνης θερμικού σοκ των 70 kDa (heat shock protein 70: Hsp70) στα θηλαστικά κύτταρα

Abstract

In this project, we analyse the involvement of Hsp70 into 3 cellularmechanisms.Firstly, Hsp70’s translocation to the nucleus-nucleoli after heat oroxidative stress takes place in order for it to participate in a pathway thatrelates to the protection of nucleoli’s nucleoplasmic and ribosomal DNAfrom strand breaks. Hsp70 binds to PARP-1 and XRCC1 in order toachieve its purpose.Secondly, Hsp70 is involved in the apoptosis of cancer cells afterstress, through co-operation with p14ARF. Silencing of p14ARF in cancercells has demonstrated increased tolerance in cellular death after heator oxidative stress. This protection seems to come from an increase inthe levels of b-catenin, a protein that transcriptionally regulates p14ARF,as indicated by b-catenin silencing studies. In this case, the protectiverole of p14ARF after stress seems to be suspended, with apoptotic levelsreaching these of mother cells. Furthermore, Hsp70 seems to regulateb-catenin levels in co-operation with p14ARF, as indicated by doublesilencing of Hsp70 and p14ARF, suggesting the formation of an activenetwork among these three proteins. This network regulates cellularapoptosis after oxidative or thermal stress through induction of cellulardeath signals.Thirdly, Hsp70 is involved in the protection from heart failurethrough inhibition of the mitochondrial apoptotic mechanism. In vivostudies using Hsp70-overexpressing transgenic mice have proven thatHsp70 is involved in the apoptotic mechanism cardiomyocytes viacontrol of activation of p53.In sum, the present work has brought to light new evidenceconcerning the protective effect of Hsp70, proposing 3 new actionsinvolving DNA strand break repair after stress, cancer cell apoptosisafter stress and the protection of myocardiac cells in avoidance of heartfailure.

Στην παρούσα εργασία αναλύουμε την εμπλοκή της Hsp70 σε 3κυτταρικούς μηχανισμούς.Πρώτον, η μετακίνηση της Hsp70 προς τον πυρήνα-πυρηνίσκους μετάαπό στρες, θερμικό ή οξειδωτικό, γίνεται προκειμένου αυτή νασυμμετάσχει σε μονοπάτι που σχετίζεται με την προστασία τουνουκλεοπλασματικού και του ριβοσωμικού DNA των πυρηνίσκων απόσημειακές θραύσεις. Η Hsp70 προσδένεται με την PARP-1 και τηνXRCC1, για την επιτέλεση της δράσης της.Δεύτερον, η Hsp70 εμπλέκεται στην απόπτωση των καρκινικώνκυττάρων από στρες μέσω της συνεργασίας της με την πρωτεΐνηp14ARF. Η αποσιώπηση της p14ARF σε καρκινικά κύτταρα μας έδειξεαυξημένη αντοχή στον κυτταρικό θάνατο μετά από θερμικό ή οξειδωτικόστρες. Η προστασία αυτή φαίνεται να προέρχεται από την αύξηση τωνεπιπέδων της β-κατενίνης, μιας πρωτεΐνης που ρυθμίζει μεταγραφικάτην p14ARF, όπως φανέρωσαν μελέτες αποσιώπησης της β-κατενίνης.Στην περίπτωση αυτή, ο προστατευτικός ρόλος της p14ARF φάνηκε νααίρεται μετά από στρες, με τα επίπεδα της απόπτωσης να επανέρχονταιστα επίπεδα των πατρικών κυττάρων. Επιπλέον, η Hsp70 φαίνεται ναρυθμίζει τα επίπεδα της β-κατενίνης σε συνεργασία με την p14ARF, όπωςμας υπέδειξαν μελέτες διπλής αποσιώπησης των πρωτεϊνών Hsp70 καιp14ARF, προτείνοντας το σχηματισμό ενός λειτουργικού δικτύου μεταξύτων τριών πρωτεϊνών που ρυθμίζει την απόπτωση των κυττάρων μετάαπό οξειδωτικό ή θερμικό στρες μέσω επαγωγής σημάτων κυτταρικούθανάτου.Τρίτον, η Hsp70 εμπλέκεται στην προστασία από καρδιακήανεπάρκεια μέσω επίδρασής της στην αναστολή του μιτοχονδριακούαποπτωτικού μηχανισμού. Σε in vivo μελέτες χρησιμοποιήθηκαν ωςεργαλεία διαγονιδιακά ποντίκια που υπερεκφράζουν την Hsp70,Αποδείχθηκε ότι η Hsp70 εμπλέκεται στο μηχανισμό απόπτωσης τωνκαρδιομυοκυττάρων μέσω ελέγχου της ενεργοποίησης της p53.Συνολικά, η παρούσα εργασία έφερε στο φως νέα στοιχεία σχετικάμε την προστατευτική δράση της Hsp70, προτείνοντας 3 νέες δράσειςπου αφορούν την επιδιόρθωση σημειακών DNA θραύσεων μετά απόστρες, την απόπτωση των καρκινικών κυττάρων μετά από στρες, αλλάκαι την προστασία των κυττάρων του μυοκαρδίου προς αποφυγή τηςκαρδιακής ανεπάρκειας.