МОЛЕКУЛЯРНО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ HSP 70-ОПОСРЕДОВАННОЙ ЦИТОПРОТЕК¬ЦИИ В УСЛОВИЯХ ПАТОЛОГИЙ ИШЕМИЧЕСКОГО ГЕНЕЗА

Павлов С. В., Беленичев И. Ф., Никитченко Ю. В., Горбачева С. В.

ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ

Научная статья.

В статье рассмотрено современное состояние вопроса о характере экспрессии и синтезе белков теплового шока в условиях патологии сердца и головного мозга ишемического генеза. Проведено литературный обзор зарубежных и отечественных исследований по содержанию белков теплового шока в тканях в условиях гипоксии. Согласно литературных источников, шаперонная активность HSP 70 модулируется белками-помощниками или кошаперонами, связанными с молекулой HSP 70, нуклеотидами, содержанием одно- и двухвалентных ионов, а также концентрацией белков-мишеней. Кроме того, по результатам собственных исследований in vitro, авторами показано, что введение в инкубационную среду цитотоксических соединений: глутамата (100 мкм), хлординитробензена (ХДБ) (80 мкм), а также DNIC (250 мкм) приводило к изменению характера экспрессии HSP 70. Принимая во внимание полученные нами данные о способности HSP 70 в условиях токсического воздействия на клетку усиливать экспрессию фактора HIF-16, что играет первостепенную роль в клеточном ответе на гипоксию, можно предположить, что HSP 70 вмешивается в сигнальные пути ответа клетки на гипоксический стресс на уровне регуляции стабильности HIF-16. Подобная двухступенчатая защита клетки по нашему мнению является эволюционно развитой и необходимой для усиления трансдукционного клеточного сигнала в ответ на повреждающие агенты. Установленная роль белков теплового шока в клеточных реакциях при ишемии ставит вопрос о разработке новых цитопротективных средств, способных обеспечивать модуляцию / протекцию генов, кодирующих синтез белков HSP 70, а также разработку методов лабораторной диагностики и скрининга эффективности проведенной терапии с использованием биомаркеров - HSP 70.

белки теплового шока, гипоксия, цитопротекция, HSP 70

1. Andreeva L.I. Tsentral’nye effekty belka teplovgo shoka s molekulyarnoi massoi 70 kDa / L.I. Andreeva, P.D. Shabanov, B.A. Margulis, I.V. Guzhova // Zhurnal PF i BNyu. - 2005. — № 1. - S. 794-803.
2. Babushkina N.V. Endogennaya zashchita miokarda: rol’ belkov teplovogo shoka v mekhanizmakh prekonditsionirovaniya / N.V. Babushkina, A.A. Runovich, G.B. Borovskii, TE. Kuril’skaya // Byuleten’ VSNTs SO RAMN. - 2006. — № 5. - S. 27-31.
3. Belenichev I.F Neiroprotektsiya i neiroplastichnost’ / I.F Belenichev, V.I. Chernii, S.V. Pavlov [i dr.]. — Kiev - Logos, 2015. - 509 s.
4. Belenichev I.F Vozmozhnaya rol’ HSP-belkov v realizatsii energotropnogo mekhanizma neiroprotektivnogo deistviya tserebrokurina / I.F Belenichev, S.V. Pavlov // Neironauki: teoretichni ta klinichni aspekti. - 2010. - T 6, № 1. - S. 31-36.
5. Belenichev I.F Ratsional’naya neiroprotektsiya / I.F Belenichev, V.I. Chernii, Yu.M. Kolesnik, S.V. Pavlov [i dr.]. - Donetsk: Izd. Dom Zaslavskii, 2009. - 261 s.
6. Evdonin A.L. Vnekletochnye belki teplovogo shoka 70 i ego funktsii / A.L. Evdonin, N.D. Medvedeva // Tsitologiya. - 2009. - T 51, № 2. - S. 113-145.
7. Kovalenko V.M. Khvorobi sistemi krovoobigu u strukturi smertnosti naselennya Ukraïni: mifi і real’nist’ / V.M. Kovalenko, Yu.M. Sirenko, A.P. Dorogoi // Materiali XIV Natsional’nogo kongresu kardiologiv Ukraïni. — Kiïv, 2013.
8. Kolesnik Yu.M. Biokhimicheskie mekhanizmy regulyatsii produktsii energii v usloviyakh eksperimental’noi ostroi tserebral’noi ishemii / Yu.M. Kolesnik, I.F Belenichev, S.V. Pavlov, I.S. Chekman [i dr.] // Dopovidi natsional’noï akademiï nauk Ukraïni. - 2011.—    № 9. - S. 165-169.
9. Lyu B.N. Kislorodno-perekisnaya kontseptsiya apoptoza i vozmozhnye varianty ego mekhanizma / B.N. Lyu // Usp. sovr. biologii —    2001. — T 121, № 5. — S. 488-501.
10. Margulis B.A. Belki stressa v eukarioticheskoi kletke / B.A. Margulis, I.V. Guzhova // Tsitologiya. — 2000. — T 4, № 42. — S. 323-328.
11. Mokrushin A.A. Belok teplovogo shoka (Hsp70) protektiruet aktivnost’ glutamatergicheskoi sinapticheskoi peredachi v obonyatel’noi kore mozga krys in vitro ot tyazheloi anoksii / A.A. Mokrushin, L.I. Pavlinova, I.V. Guzhova, B.A. Margulis // Dokl. RAN. - 2004. — T 394, № 3. - S. 419-422.
12. Pavlov S.V. Mitoprotektyvna diya tiol’nykh antyoksydantiv v umovakh modelyuvannya nitrozuyuchoho stresu in vitro / S.V. Pavlov // Zdobutky klin. i eksperym. medytsyny. - 2011. — № 2. - S. 95-97.
13. Pavlov S.V. Vplyv Tserebrokurynu, tiotryazolinu ta emoksypinu na hlutationovyy lantsyuh tiol-dysul’fidnoyi systemy mozku v umovakh eksperymental’noho porushennya mozkovoho krovoobihu / S.V. Pavlov, I.F Byelenichev // Medychna khimiya. - 2009.—    № 3, T 11. - S. 26-33.
14. Pavlov S.V. Vplyv estroheniv ta selektyvnykh modulyatoriv estrohenovykh retseptoriv na sertsevo-sudynnu systemu / S.V. Pavlov, K.   V. Levchenko // Visnyk problem biolohiyi ta medytsyny. - 2016. — T 3, № 2. - S. 40-44.
15. Pavlov S.V. Antyoksydantni ta kardioprotektyvni vlastyvosti tamoksyfenu tsytratu za umov hipoksychnoho poshkodzhennya kardiomiotsytiv / S.V. Pavlov, K.V. Levchenko // Farmakolohiya ta likars’ka toksykolohiya. - 2016. - T 51, № 6. - S. 66-72.
16. Pavlov S.V. Tsytoprotektyvni efekty selektyvnykh modulyatoriv estrohenovykh retseptoriv za umov hipoksiyi kardiomiotsytiv in vitro / S.V. Pavlov, K.V. Levchenko // Farmakolohiya ta likars’ka toksykolohiya. - 2016. - T 50, № 4-5. - S. 78-83.
17. Pavlov S.V. Vplyv antyoksydantiv na systemu oksydu azotu v holovnomu mozku shchuriv pry hostriy tserebral’niy ishemiyi / S.V. Pavlov // Odes’kyy med. zhurn. - 2014. — № 1. - S. 21-26.
18. Khodakovs’kyy O.A. Vplyv ademolu na pokaznyky obminu NO v shchuriv iz modellyu infarktu miokarda / O.A. Khodakovs’kyy, S.V. Pavlov, N.V. Bukhtiyarova // Ukr. biokhim. zhurn. — 2013. — T 85, № 3. - S. 85-89.
19. Arif A. Extraneuronal activities and regulatory mechanisms of the atypical cyclin-dependent kinase Cdk5 / A. Arif // Biochem. Pharmacol. - 2012. - Vol. 84. - P. 985-993.
20. Beere H.M. ‘The stress of dying’: the role of heat shock proteins in the regulation of apoptosis / H.M. Beere // J. Cell Science. - 2004. - Vol. 117. - P. 2641-2651.
21. Demange L. Potent inhibitors of CDK5 derived from roscovitine: synthesis, biological evaluation and molecular modeling / Demange, FN. Abdellah, O. Lozach, Y Ferandin // Bioorg. Med. Chem. Lett. - 2013. - Vol. 23. - P. 125-131.
22. Dybdahi B. Myocardial ischemia and the inflammatory response: release of heat schock protein 70 after myocardial infarction / B. Dybdahi, S.A. Slordahi, A. Waage, P. Kierulf // Heart. - 2005. - Vol. 91. - P. 299-304.
23. Jason C. Young Mechanisms of the Hsp70 chaperone system / C. Young Jason // J. Biochem. Cell Biol. - 2010. - Vol. 88. - P. 291-300.
24. Kolesnyk M. Relationship between biochemical markers of cardiac remodelling and postexercise elevation of left ventricular filling pressure in arterial hypertension / M. Kolesnyk, G.V. Dzyak // ESC. Congress 30.07-03.09.2014, Barcelona, Spain. - P. 86 (1091).
25. Marada A. A Single Point Mutation in Mitochondrial Hsp70 Cochaperone Mge1 Gains Thermal Stability and Resistance / Adinaravana Marada, Srinivasu Karri, Swati Singh, Praveen Kumar Allu // Biochemistry. — 2016. - Vol 55 (51). - P. 7065-7072.
26. M. Morey Trevor Heat Shock Inhibition of CDK5 Increases NOXA Levels through miR-23a Repression / Trevor M. Morey, Rabih Roufayel, Donald S. Johnston, Andrew S. Fletcher // Journal of Biological Chemistry. - 2015. - Vol. 290, № 18. - P. 11443-11545.
27. Pavlov S. Molecular and Biochemical Aspects of the Neuroprotective Effect of the Selective Estrogen Receptor Modulator Tamoxifen in a Model of Acute Cerebral Ischemia / S. Pavlov, I. Belenichev // Neurochemical Journal. - 2014. - Vol. 8, № 1. - P. 28-32.
28. Place R.F Non-coding RNAs turn up the heat: an emerging layer of novel regulators in the mammalian heat shock response / R.F Place, E.J. Noonan // Cell Stress Chaperones. - 2014. - Vol. 19. - P. 159-172.
29. Plumier J.C. Transgenic mice expressing the human inducible Hsp70 have hippocampal neurons resistant to ischemic injury / J.C. Plumier, A.M. Krueger, R.W. Currie, D. Kontoyiannis // Cell Stress Chaperones. - 1997. — № 2. - P. 162-167.
30. Roy Ananya Mast Cell Chymase Degrades the Alarmins Heat Shock Protein 70, Biglycan, HMGB1, and Interleukin-33 (IL-33) and Limits Danger-induced Inflammation / Ananya Roy, Goutham Ganesh, Helena Sippola, Sara Bolin, Osama Sawesi// J. Biol. Chem.—    2014. — Jan 3; 289 (1). — R 237-250.
31. Shah K. Cdk5 activity in the brain - multiple paths of regulation / K. Shah, D.K. Lahiri // Cell Sci. - 2014. — № 127. - P. 2391-2400.
32. Yenari M.A. The neuroprotective potential of heat shock protein 70 (HSP70) / M.A. Yenari, R.G. Giffard, R.M. Sapolsky, G.K. Steinberg // Mol. Med. Today. | 1999. - Vol. 5. - P. 525-531.
33. Zhen-Tao Mo The effects of icariin on the expression of HIF-1a, HSP-60 and HSP-70 in PC12 cells suffered from oxygen-glucose deprivation-induced injury / Tao Mo Zhen-, Na Li Wen-, Yu-Rong Zhai, Shu-Ying Gao // Pharmaceutical Biology. - 2017. - Vol. 55. - P 848-852.
34. Zhou J. PI3K/AKT is required from heat shock proteins to protect hypoxia-inducible factor-^ from pVHL-independent degradation / J. Zhou, T Schmid, R. Franc, R. Bruno // J. Biol. Chem. | 2004. - Vol. 279. - P 13506-13513.
35. Zuiderweg Erik R.P The Amazing Multi-Valency of the Hsp70 Chaperones / Erik R.P Zuiderweg, Jason E. Gestwick // J.S.M. Cell Dev Biol. - 2016. - Vol. 4 (1) 1019. - P 1-13.

«Вестник проблем биологии и медицины» Выпуск 3 Том 1 (137), 2017 год, 61-67 страницы, код УДК 616-005.4-092-07:577.112