Heat shock proteinleri (HSP’ler), hücreler stres koşullarına (ısı şoku, soğuk, UV radyasyonu, oksidatif stres, enfeksiyon, toksinler vb.) maruz kaldığında artan miktarlarda üretilen bir grup evrimsel olarak korunmuş proteinlerdir. Başlıca rolleri, hücresel proteinlerin doğru şekilde katlanmasına yardımcı olmak, yanlış katlanmış veya hasar görmüş proteinleri yeniden katlamak veya yıkıma göndermek ve genel olarak protein homeostazını (proteostasis) sürdürmektir. Bu nedenle, hücrelerin hayatta kalması ve normal fonksiyonlarını sürdürmesi için hayati öneme sahiptirler.

Temel Özellikleri ve Fonksiyonları:

• Stres Yanıtı: HSP’lerin üretimi, hücresel stresin bir parçası olarak hızlı bir şekilde artar. Bu artış, hücrenin stresin zararlı etkilerinden korunmasına yardımcı olur.
• Şaperon Proteinler: Birçok HSP, moleküler şaperon olarak işlev görür. Şaperonlar, proteinlerin doğru üç boyutlu yapıyı kazanmalarına (katlanma) yardımcı olan ve yanlış katlanmış proteinlerin kümelenmesini (aggregasyon) önleyen proteinlerdir.
• Protein Katlanması ve Yeniden Katlanması: HSP’ler, yeni sentezlenen polipeptit zincirlerinin doğru katlanmasına yardımcı olurken, stres nedeniyle yanlış katlanmış proteinlerin tekrar doğru yapıya dönmesine de katkıda bulunurlar.
• Protein Taşınması: Bazı HSP’ler, proteinlerin hücre içinde farklı kompartmanlara (örneğin, sitoplazmadan mitokondriye) taşınmasında rol oynarlar.
• Protein Yıkımı: Hasar görmüş veya geri döndürülemez şekilde yanlış katlanmış proteinlerin proteazom adı verilen hücresel makineler tarafından yıkılmasına yardımcı olurlar.
• İmmün Yanıt: HSP’ler, hücre dışına salındıklarında veya bağışıklık hücreleri tarafından tanındıklarında immün sistemi aktive edebilirler. Bazı HSP’ler, antijen sunan hücreler tarafından antijenlerin sunulmasına yardımcı olabilir.
• Apotozisin Düzenlenmesi: HSP’ler, apoptozis (programlanmış hücre ölümü) yollarını düzenleyerek hücrenin hayatta kalmasını destekleyebilirler.
• Steroid Hormon Reseptörleriyle Etkileşim: Özellikle HSP90, steroid hormon reseptörlerinin sitoplazmada stabil kalmasına ve hormon bağlanmasına hazır olmasına yardımcı olur (daha önceki cevabımda detaylandırılmıştı).

Başlıca HSP Aileleri:

HSP’ler moleküler ağırlıklarına göre farklı ailelere ayrılırlar. En iyi bilinen aileler şunlardır:

• HSP90: Yaklaşık 90 kDa büyüklüğünde olan bu proteinler, steroid hormon reseptörleri, kinazlar ve transkripsiyon faktörleri gibi birçok sinyal proteininin stabilitesi ve aktivasyonu için önemlidir.
• HSP70: Yaklaşık 70 kDa büyüklüğünde olan bu proteinler, yeni sentezlenen proteinlerin katlanmasına, yanlış katlanmış proteinlerin yeniden katlanmasına ve proteinlerin zarlardan geçişine yardımcı olur. Ayrıca stres sırasında protein agregasyonunu önlemede kritik rol oynarlar.
• HSP60 (Şaperoninler): Yaklaşık 60 kDa büyüklüğünde olan bu proteinler, mitokondri ve kloroplast gibi organellerde proteinlerin doğru katlanması için özel bir “katlama odası” sağlarlar.
• Küçük HSP’ler (sHSPs): 15-30 kDa aralığında olan bu proteinler, stres sırasında protein agregasyonunu önleyerek diğer şaperonların işini kolaylaştırırlar.

Klinik Önemi:

HSP’ler, çeşitli fizyolojik ve patolojik süreçlerde önemli roller oynarlar:

• Kanser: Kanser hücreleri genellikle yüksek düzeyde HSP eksprese ederler. Bu, kanser hücrelerinin stresli tümör mikroçevresinde hayatta kalmasına, kemoterapi ve radyoterapiye direnç geliştirmesine yardımcı olabilir. Bu nedenle, HSP’ler kanser tedavisinde potansiyel hedefler olarak araştırılmaktadır.
• Otoimmün Hastalıklar: HSP’lere karşı otoantikorlar bazı otoimmün hastalıklarda bulunmuştur. HSP’lerin immün sistem üzerindeki etkileri bu hastalıkların patogenezinde rol oynayabilir.
• Nörodejeneratif Hastalıklar: Yanlış katlanmış proteinlerin birikimi Alzheimer, Parkinson ve Huntington gibi nörodejeneratif hastalıkların temel özelliğidir. HSP’ler, bu proteinlerin doğru katlanmasına veya temizlenmesine yardımcı olarak bu hastalıklarda koruyucu bir rol oynayabilirler.
• Enfeksiyonlar: Patojenlere karşı hücresel savunmada HSP’lerin rolü bulunmaktadır. Ayrıca, bazı patojenler konakçı hücrenin HSP sistemini kendi hayatta kalmaları için manipüle edebilirler.
• Kardiyovasküler Hastalıklar: HSP’lerin kardiyoprotektif etkileri olduğu gösterilmiştir. İskemi ve reperfüzyon hasarı gibi durumlarda hücreleri koruyabilirler.

Özetle, heat shock proteinleri, hücresel stres yanıtının önemli bir bileşenidir ve protein homeostazının sağlanmasında çok çeşitli görevleri üstlenirler. Bu nedenle, birçok fizyolojik ve patolojik durumda kritik roller oynarlar ve tıp alanında yoğun bir araştırma konusudur.

HSP Türleri: