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五、Hsp110的生物学功能 |
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Hylander等（2000）研究发现，在人及动物大脑半球灰质区的脑皮层、海马、丘脑、下丘脑的神经元中存在Hsp110，然而在大脑皮质区Hsp110仅在浦肯野氏细胞中被发现，而数量众多的粒细胞（胶质细胞）内却没有Hsp110的分布。Gauley等（2008）发现，在热休克或亚砷酸钠处理细胞后，Hsp110的相对累积量增高。免疫组织化学分析表明，Hsp110以颗粒弥散方式存在于细胞质及细胞核中。Saito等（2004）的研究表明，Hsp105α与细胞中的 α -tubulin及微管有关，在应激条件下对微管起着保护作用。此外，Hsp105α结合 α -tubulin后，能阻止微管热诱导解聚。而且，拆点试验及间接免疫荧光检测确认Hsp105α能与上述几种蛋白作用（Goping，2006）。Yamagishi等（2011）的研究结果证实了Hsp105不仅保护蛋白的热凝聚，而且在体外调节Hsc70分子伴侣系统。此外，Hsp105缺陷细胞对各种应激原比对照更具敏感性，并且敲除Hsp105能损伤哺乳动物细胞内热变性的荧光酶的再折叠；相反，Hsp105α高表达能加强哺乳动物细胞内热灭活荧光酶重折叠的能力。上述研究表明，Hsp105可能在变性蛋白再折叠及保护应激损伤的细胞方面具有重要作用。
Nakamura等（2008）的研究表明，Hsp110/105 KO mice对脑损伤耐受，并且在脑缺血发生Hsp110缺失的情况下具有保护性，可能与Hsp70活性的增高有关。
在生物发育过程中，伴随着细胞凋亡，该过程对细胞群体的调节及器官早期发育起着重要作用（Evrard，1999）。在胚胎发育过程中，中外胚层凋亡时伴随着Hsp110的高表达，另外，在畸形发育的组织中其表达更高，这说明Hsp110可以作为胚胎凋亡的新标志子，同时也可以作为胚胎发育是否良好的重要诊断标准。Evrard 等（2000）利用全反式维甲酸处理诱导的小鼠胚胎凋亡模式验证了上述观点。Gashegu等（2006）对怀孕母鼠进行全反式维甲酸处理，结果表明胚胎下颌骨以及舌骨神经脊细胞凋亡过程中，caspase-3与Hsp110的表达显著上调，并且Hsp110的上调在caspase-3之前，这表明在胚胎发育凋亡的过程中，Hsp110具有某种作用。之后，其对脊椎动物胚胎眼睛发育做了研究，得出了同样的结论（Gashegu，2007）。
Hatayama等（1997）发现，在发育第八天的小鼠胚胎内几乎检测不到Hsp105的存在，然而，从第九天至第十一天，小鼠胚胎中Hsp105的量显著上调，之后从第十一天到第十四天再次逐渐减少。另外，在肢体趾间区浓缩细胞及小体上存在Hsp105；另外，Hsp105大量分布在胚胎四肢区组织凋亡细胞及小体上，这表明Hsp105在小鼠胚胎发育中具有重要作用。Vanmuylder等（2000）研究发现，在子鼠胫骨生长板的增殖区及肥大区都能检测到Hsp110的表达，这表明其在生物发育中发挥着某种作用。Yamagishi等（2002）的研究结果证实，Hsp105在不同类型的细胞中具有不同的作用，在胚胎细胞中具有促凋亡作用，在神经细胞中具有抗凋亡作用，而促进凋亡作用说明Hsp105在胚胎期发挥了重要作用。此外，P38激活是F9细胞凋亡发生的关键步骤，而且Hsp105强化了P38的激活、细胞色素C的释放，因而，Hsp105在器官发育尤其是促进细胞凋亡方面具有重要作用。
Hsp110是一个具有较强结合大分子底物能力的分子伴侣，故其可作为大分子蛋白肽疫苗的佐剂。Manjili等（2002）根据其特性开发了Hsp110与人上皮细胞生长因子受体结构域（ICD）复合物。免疫动物后，其能特异性地诱导IFN- γ ，并促使CD 8 + 和CD 4 + T细胞产生对ICD细胞毒性反应，从而为以Hsp分子为平台的靶向肿瘤疫苗的研制探索出一条新的研究道路。一些研究报道Hsp的表达与肿瘤的免疫原性呈正相关，从肿瘤组织中纯化Hsp，可作为肿瘤特异性疫苗。Wang等（2002）提取CT 26克隆癌细胞中的Hsp110，灭活后免疫野生型小鼠，使其获得针对该肿瘤的免疫特性，体外试验证明，失活的CT26-Hsp110能诱发CD 8 + T细胞和NK细胞在内的抗肿瘤应答。而Manjili与Wang等（2003）各自的研究结果表明，Hsp110-ICD的复合物能有效引起干扰素IFN- γ -T细胞抵抗自发乳腺肿瘤，调节T细胞CD 4 + 、CD 2 + 5 表达的上调，对肿瘤产生免疫应答。Facciponte等（2007）的研究表明，清道夫受体（AR-A）与清道夫受体的配体（SREC-1）都可以和Hsp110结合，当Hsp110与 AR-A结合后，将Hsp110疫苗抗原递呈给树突状细胞，促进IFN- γ 分泌及CD 8 + T淋巴细胞活化；反之，则会抑制其递呈，从而发挥其对Hsp110交叉递呈的作用。Hu等（2009）研制了Hsp110和乙酰肝素酶复合物疫苗，疫苗可增强特异性IFN- γ 的产生和细胞毒性 T 细胞反应。Ren等（2010）将Hsp110与E7构建成（49-57）复合物，能提高特异性细胞毒性T淋巴细胞的产生，发挥抗小鼠肿瘤的作用。
Nicchitta等（2003）研究发现，一个非经典的MHC I类样分子（CD1d）在肠上皮细胞显著表达，在肠上皮内淋巴细胞活性的调控中发挥作用。而 Hsp110上调结肠组织培养细胞CD1d的表达，据推测，其在肠分泌中发挥着重要作用。此外，在哺乳动物肝细胞中过表达Hsp110，检测到载脂蛋白B的分泌增强，这表明分子伴侣在内质网相关的降解中发挥独特作用，同时也证实Hsp110是降低胆固醇的底物分子（Hrizo，2007）。Meares（2008）敲除Hsp105不能改变未折叠信号，但是能阻止caspase-3的活化（即抑制了凋亡的发生）；应激诱导的caspase-3的活化不受Hsp105敲除的影响，这表明Hsp105在内质网应激凋亡中可能发挥着独特的作用；敲除Hsp105没有改变细胞活性，但是却使caspase-3独立死亡途径信号改变，暗示在内质网激活未折叠蛋白活化后，Hsp105对凋亡信号是必需的；Hsp105通过与GRP78和GSK3的作用表现了对内质网应答的分子伴侣活性，缺乏Hsp105，在ER应激过程中伴随着细胞死亡。
Subjeck等（2000）对50例肿瘤患者进行调查，发现多数恶性腺瘤患者（33例）在病初都表达Hsp110，而17名良性肿瘤患者中仅5名患者表达Hsp110，因此，在肿瘤的临床诊断中，可根据Hsp110的缺失与否来判断肿瘤的良性或恶性。Gotoh等（2004）研究发现，在肝癌形成12日、14日的HCC中，Hsp110在肿瘤细胞中过表达。Slaby等（2008）在对大肠癌（CRC）的研究中发现，Hsp110的表达上调，并且其在结肠癌发病中具有重要作用。Miyazaki等（2005）发现Hsp105诱导机体CD 4 + /CD 8 + 增高，达到抑制肿瘤的目的，且又不会产生自身免疫，因此是一个良好的肿瘤免疫剂。
Satoh等（1998）的研究表明，Hsp105在新生小鼠脑培养物各个组织中呈现非应激条件下的结构性表达，在43℃热诱导期间，大量高表达；并且，其在星形细胞内的表达受到生长调节因子IL- β 与TNF- α 的控制。Hatayama等（2001）研究发现，在应激处理的神经PC12细胞内，Hsp105α大量表达，同时，cleavedPPRP被抑制；此外，热休克激活的JNK被稳定表达的Hsp105α抑制，Hsp105α这种不仅可以通过抑制JNK的激活阻止细胞凋亡，而且可以通过其他通路抑制凋亡的现象，揭示其在神经保护中具有重要作用。Pierre等（2002）研究报道，用最具毒性的PGs处理小鼠或人成神经瘤细胞，细胞内的Hsp105的相对表达量以浓度依赖量方式显著上调。这些发现表明Hsp105可能具有较强的神经保护作用。Ishihara等（2003）对脊髓延髓肌肉萎缩症的治疗的研究中发现，当包含大量多聚谷氨酰胺片段的截短雄性受体大量表达，导致细胞内蛋白凝聚，然而当在表达系中加入Hsp105α基因后，随着Hsp105α的共表达，能降低细胞毒性及蛋白凝聚。此外，Hsp105α主要存在于核包涵体中。上述发现表明Hsp105α通过与多聚谷氨酰胺片段的过表达发挥抑制细胞死亡作用，而不是其伴侣活性。Pierre等（2003）研究发现，神经细胞核包涵体中泛素蛋白增多是神经变性失调疾病的普遍现象。在前列腺素处理的人成神经瘤细胞内Hsp105以浓度依赖方式显著上调。Hsp105与泛素化共轭物之间的相互作用表明Hsp105在与泛素化蛋白增多有关的促炎症条件的神经保护方面具有关键作用。Yamagishi等（2010）发现，Hsp105α与Hsp105β是哺乳动物主要的热休克蛋白且属于Hsp105/110家族。Hsp105α在细胞质中结构性表达，而Hsp105β（Hsp105α的一种剪切体）在受到温和刺激时在核内表达。此外，随着绿荧光蛋白在EGFP-POLYQ97的表达，Hsp105α与Hsp105β在核内都可以累积，并且能抑制polyQ蛋白在核内的凝聚及其诱导的凋亡；但是，突变Hsp105α与Hsp105β在核内定位信号序列，其单独在细胞质中，无论是否具有polyQ蛋白的表达，都不能抑制polyQ蛋白在核内的凝聚及EGFP-polyQ97引起的凋亡。Eroglu等（2010）的研究结果证实，Hsp110在高效维持PP2A活性、磷酸化Tau方面具有重要功能，确认其在阿尔茨海默病和其他Tau蛋白中的作用。此外，Satoh等（1998）发现Hsp105在小鼠脑组织中表达量最大，这暗示其对神经细胞具有重要作用。