Термошок

Исследованием термошока у дрожжей занялись в конце 70-х годов. К тому времени уже были накоплены данные о термошоковой реакции у дрозофилы и некоторых других высших эукариот.

При индукции термошоковой реакции применяли мягкий (температура 37-39 град.С, близкая к предельно допустимой у дрожжей) и жесткий (45-55 град.С) стресс. Мягкому стрессу культуру можно подвергать длительно без снижения выживаемости. Жесткий стресс вызывает резкое падение выживаемости через несколько минут после начала воздействия.

Вначале были получены данные об изменении белкового синтеза. На дрожжи воздействовали мягким термошоком (перенос из 22 град.С в 37 град.С) и методом двумерного электрофореза исследовали белки, синтезируемые до и после стресса. Индукция стрессовой реакции происходила очень быстро - уже в первые минуты воздействия, и завершалась примерно через час. У одной группы белков (более 300 из 500) синтез был временно подавлен. При этом у большей части белков этой группы (200 белков) наблюдали кратковременное резкое увеличение синтеза, затем снижение, а у 20 белков - медленное снижение синтеза. У остальных белков происходили либо большая отсрочка репрессии по отношению к началу стресса, либо два последовательных цикла репрессии.

Синтез второй группы белков (около 80) был индуцирован стрессом. По определению это белки теплового шока (БТШ). И, наконец, у белков третьей группы при термошоке синтез не менялся.

Появление белков теплового шока подавляет ингибитор белкового синтеза циклогексимид, а также мутация rna1 , нарушающая транспорт мРНК из ядра в цитоплазму ( McAlister, Finkelstein, 1980 ; McAlister et al., 1979 ). Эти данные свидетельствовали о том, что белки теплового шока синтезируется при термошоковой реакции de novo.

У дрожжей была детально исследована качественно и количественно транскрипция и трансляция в ходе термошока. Из клеток выделяли РНК и транслировали ее в бесклеточной системе. При этом спектр белков in vitro оказывался таким же, что и in vivo. Очевидно, синтез белков теплового шока и подавление синтеза других белков при стрессовой реакции регулируются на уровне транскрипции. В этом отличие дрожжей от дрозофилы, у которой регуляция происходит на уровне трансляции. Возможно, это объясняется тем, что время жизни мРНК у дрожжей значительно меньше, чем у дрозофилы - исчисляется минутами, и поэтому возможен быстрый ответ на стресс на уровне транскрипции. Общий характер белкового синтеза у дрожжей и дрозофилы при стрессе также различается: у дрозофилы, в отличие от дрожжей, резко снижается количество белков, кроме термошоковых ( Lindquist, 1981 ).

В дальнейшем было показано, что термошок вызывает не только подавление транскрипции, но и снижение стабильности ряда мРНК: снижается транскрипция рДНК ( Veinot-Drebot et al., 1989 ) и стабильность мРНК рибосомных белков ( Herruer et al., 1988 ; Kim, Warner, 1983 ).

При термошоке происходят определенные физиологические изменения: накопление запасных углеводов - гликогена, трегалозы.

Ссылки: