Protein Kejut Panas Terungkap: Pelajari tentang peran penting pendamping molekuler ini dalam kesehatan seluler, respons stres, dan potensi implikasinya terhadap berbagai kondisi medis.
Protein kejut panas (HSP) adalah sekelompok protein yang ditemukan di hampir semua organisme hidup, mulai dari bakteri hingga manusia. Fakta ini menunjukkan bahwa protein ini telah berevolusi sejak dini dan memiliki peran yang signifikan pada sebagian besar makhluk hidup.
Protein ini diproduksi sebagai respons terhadap paparan sel terhadap kondisi stres. Kondisi stres ini terutama dipahami sebagai sengatan panas.
Namun, kita tahu bahwa protein heat shock juga diproduksi selama paparan sinar dingin dan sinar UV dan ketika luka sedang dalam proses penyembuhan atau renovasi jaringan.
Protein kejut panas dibagi berdasarkan berat molekul, struktur dan fungsinya menjadi lima keluarga besar; HSP100, 90, 70, 60 dan protein kejut panas kecil (sHsp). Setiap angka mengacu pada berat protein masing-masing dalam kilodalton.
Ubiquitin protein kecil berukuran kecil yaitu delapan kilodalton dan memiliki fitur protein kejut panas, yang menandai protein untuk degradasi.
Sebuah sHsp memiliki sekitar 80 domain alfa-kristalin asam amino. sHsp telah ditemukan bertindak sebagai pendamping dengan berat molekul rendah, membantu mengatur perakitan sitoskeleton, dan terkait dengan miofibril.
Protein stres yang lebih umum dapat meningkat ke tingkat tinggi pada sel protein kejut panas, tetapi mereka juga dapat berada pada tingkat rendah hingga sedang dalam sel yang belum terpapar stres, menunjukkan bahwa mereka berperan dalam sel normal.
Pada sebagian besar mamalia, Hsp90 dan Hsp60 berlimpah pada suhu normal, namun protein kejut panas 70 (Hsp70) hampir tidak terdeteksi tetapi lebih lanjut diinduksi oleh stres.
Pada Escherichia coli, misalnya, pada suhu normal, Hsp6p dan Hsp70 membentuk 1,5% dari total protein sel, tetapi menjadi 30% setelah terkena sengatan panas. HSP jenis ini telah terbukti meningkatkan ekspresi molekul adhesi sel intraseluler dan molekul adhesi sel vaskular.
Protein kejut panas tertentu berfungsi sebagai pendamping dengan menstabilkan protein baru saat dibuat dengan memastikan protein tersebut melipat atau melipat kembali protein yang rusak akibat tekanan panas dengan benar. Proses ini diatur secara transkripsi, di mana sebuah segmen DNA disalin ke dalam RNA.
Protein heat shock diregulasi, sebuah proses di mana sel secara dramatis meningkatkan jumlah komponen seluler, seperti RNA atau protein, setelah mengalami rangsangan eksternal.
Peningkatan regulasi ini sangat penting untuk respons sengatan panas dan diinduksi oleh faktor transkripsi yang disebut faktor sengatan panas (HSF).
Protein kejut panas pertama kali ditemukan secara tidak sengaja pada tahun 1962 oleh ahli genetika Italia, Ferruccio Ritossa.
Protein ini disebut protein kejut panas karena peningkatan sintesisnya setelah sengatan panas pada lalat buah yang diteliti oleh Ritossa.
Dia mencatat bahwa panas dan uncoupler metabolik 2,4-dinitrofenol menyebabkan pola "puffing" tertentu pada kromosom lalat buah yang menderita sengatan panas.
Penggembungan ini mengekspresikan protein kejut panas, yang juga disebut protein stres. Pada tahun 1974, Alfred Tissieres, Herschel Mitchell dan Ursula Tracy menemukan bahwa sengatan panas mendorong produksi sejumlah kecil protein dan menekan produksi sejumlah besar protein.
Temuan ini memulai sejumlah besar penelitian tentang temuan biokimia tentang induksi sengatan panas dan perannya.
Protein heat shock memiliki beberapa peran yang berbeda. Lima peran penting yang penting untuk dipahami - pengaturan dalam stres, peran sebagai pendamping, manajemen protein, kesehatan jantung, dan kekebalan.
Produksi sejumlah besar protein heat shock tinggi, juga dikenal sebagai protein stres, dipicu oleh tekanan lingkungan dan metabolisme seperti:
Peningkatan regulasi protein kejut panas selama tekanan lingkungan adalah bagian dari respons stres.
Selama tekanan lingkungan ini, protein membran luar tidak dapat melipat dan masuk dengan benar ke dalam membran luar dan, oleh karena itu, terakumulasi dalam ruang periplasma di mana protein membran luar terdeteksi oleh protease membran dalam, yang meneruskan sinyal melalui membran ke faktor transkripsi sigmaE.
Faktor sigma adalah subunit RNA polimerase yang memegang peran penting dalam inisiasi transkripsi, yang membantu langkah awal sintesis RNA.
Namun, beberapa peneliti menemukan bahwa protein heat shock direkrut ketika ada peningkatan protein yang rusak atau abnormal.
Protein kejut panas bakteri tertentu menjalani proses pengaturan ulang ini dengan merekrut mekanisme yang melibatkan termometer RNA. Termometer RNA ini mengatur ekspresi gen selama respons sengatan panas dan sengatan dingin.
Penemuan penting dibuat oleh para peneliti yang menemukan bahwa ketika "perlakuan awal sengatan panas ringan" diterapkan pada lalat buah, hal ini menginduksi ekspresi gen sengatan panas, terutama memengaruhi terjemahan RNA pembawa pesan dan bukan transkripsi RNA.
Proses ini secara signifikan meningkatkan kelangsungan hidup mereka setelah sengatan panas pada suhu yang lebih tinggi.
Sebaliknya, protein sengatan panas juga disintesis pada lalat buah ketika terpapar paparan dingin yang berkepanjangan daripada sengatan panas.
Hasil ini signifikan karena menunjukkan bahwa ketika terpapar perlakuan awal sengatan panas ringan, ada manfaat berturut-turut dalam mencegah kerusakan dan kematian ketika terpapar sengatan panas berikutnya dan paparan dingin.
Protein kejut panas tertentu juga bertindak sebagai pendamping molekul intraseluler untuk protein lain, memainkan peran sentral dalam interaksi antara pelipatan protein, memastikan konformasi protein yang sesuai, dan mencegah agregasi protein.
Protein heat shock bertindak sebagai penstabil dalam membuka lipatan protein yang salah dan membantu mengangkut protein melintasi membran sel.
Karena peran sebagai pendamping molekuler ini sangat penting dalam mempertahankan protein, protein heat shock telah ditemukan di hampir semua organisme pada tingkat yang rendah.
Ketika protein heat shock tidak terpapar pada stresor lingkungan, mereka bertindak sebagai "pemantau" dengan memantau protein sel.
Proses pemantauan adalah bagian dari sistem perbaikan sel, yang disebut respons stres seluler atau respons kejut panas; ini terdiri dari pengangkutan protein lama ke proteasom sel dan membantu protein yang baru disintesis melipat dengan benar.
Protein heat shock tampaknya lebih rentan terhadap degradasi diri jika dibandingkan dengan protein lain karena aksi proteolitiknya, yaitu pemecahan protein menjadi polipeptida atau asam amino selama stres oksidatif, agresi proteolitik, atau peradangan.
Peran protein heat shock dalam kardiovaskular sangat penting, dengan Hsp90, Hsp84, Hsp70, Hsp27, Hsp20, dan ɑB crystallin yang semuanya berperan penting dalam kardiovaskular.
Peran ini termasuk mengikat sintase oksida nitrat endotel dan guanylate cyclase, yang terlibat dalam relaksasi pembuluh darah, mengelola stres oksidatif dan faktor fisiologis serta mengatur morfogenesis jantung. HSP juga berperan dalam:
Protein heat shock juga dapat menjadi target terapi yang potensial untuk memperkuat pertahanan pembuluh darah dan menunda atau menghindari komplikasi klinis yang disebabkan oleh atherothrombosis - penyakit kardiovaskular.
Protein heat shock berperan dalam imunitas karena protein ini berikatan dengan protein utuh dan peptida. Akan tetapi, interaksi ini jarang terjadi terutama pada Hsp70, Hsp90, dan gp96 serta situs pengikat peptida yang mengandung kemampuan ini.
Selain itu, protein heat shock menstimulasi reseptor imun dan perannya dalam pelipatan protein yang benar yang terlibat dalam jalur pensinyalan pro-inflamasi.
HSF-1 adalah faktor transkripsi yang berperan dalam mempertahankan dan meningkatkan ekspresi Hsp70, yang telah ditemukan oleh para peneliti sebagai pengubah karsinogenesis yang beragam. Karsinogenesis adalah proses di mana sel normal berubah menjadi sel kanker.
Dalam sebuah penelitian terhadap tikus knockout HSF-1 di mana para peneliti menggunakan mutagen topikal (agen kimia yang secara permanen merusak materi genetik) DMBA, tikus HSF-1 mengalami penurunan tingkat tumor kulit.
Selain itu, telah ditemukan bahwa penghambatan HSF-1 oleh aptamer RNA melemahkan sinyal mitogenik dan memulai apoptosis, program kematian sel kanker.
Diabetes melitus adalah penyakit kekebalan tubuh dengan kelebihan glukosa (hiperglikemia), biasanya disebabkan oleh kekurangan insulin. Penelitian baru menunjukkan adanya korelasi antara Hsp70, Hsp60 dan diabetes melitus.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa rasio eHsp70 dan iHsp70 dapat memengaruhi diabetes melitus, yang menunjukkan bahwa eHsp70 dan iHsp70 merupakan biomarker untuk status glikemik dan inflamasi pasien.
Lebih lanjut, sebuah penelitian mengamati Hsp70 dalam serum darah pada pasien diabetes vs pasien kontrol (tanpa diabetes) dan menemukan bahwa pasien dengan diabetes memiliki kadar Hsp70 yang secara signifikan lebih tinggi dan bahkan lebih tinggi pada pasien yang menderita diabetes selama lebih dari lima tahun dibandingkan dengan pasien yang baru didiagnosis.
Temuan ini menunjukkan bahwa kadar Hsp70 dalam serum darah mengindikasikan gangguan metabolisme dalam perjalanan diabetes.
Protein heat shock memiliki potensi untuk memainkan peran penting dalam hal identifikasi kanker. Ekspresi tinggi protein heat shock ekstraseluler telah terbukti mengindikasikan sel tumor yang sangat agresif.
Selain itu, hal ini juga berkorelasi dengan proliferasi sel, stadium kanker, dan hasil klinis yang buruk, yang mengindikasikan potensi penggunaan ekspresi protein heat shock dalam proses diagnosis kanker. Ahli onkologi bahkan telah mulai menggunakan protein heat shock untuk mendiagnosis kanker mulut.
Teknik seperti dot immunoassay dan ELISA telah menunjukkan potensi dalam diagnosis kanker. Para peneliti telah menentukan bahwa antibodi fag spesifik HSP bermanfaat dalam diagnosis kanker tabung reaksi (in-vitro).
Protein heat shock juga telah terbukti berinteraksi dengan adaptasi kanker seperti resistensi obat, produksi sel tumor, dan umur. Regulasi naik dan regulasi turun mikroRNA yang terkait dengan kanker disebut oncomir.
Hsp90 adalah salah satu kandidat yang lebih menjanjikan untuk diagnosis, prognosis, dan pengobatan kanker dan Hsp70, Hsp60, dan HSP kecil telah terbukti memiliki manfaat potensial untuk mengobati:
Protein heat shock bertindak secara efisien sebagai bahan pembantu imunologi, yang dapat meningkatkan respons imun terhadap vaksin.
Selain itu, beberapa penelitian menunjukkan bahwa protein heat shock mungkin terlibat dalam mengikat fragmen protein sel mati dan ganas, seperti sel kanker dan membawanya ke sistem kekebalan tubuh untuk dilawan.
Protein heat shock juga telah ditemukan berdampak pada jalur pensinyalan yang merupakan bagian dari pembentukan sel kanker atau karsinogenesis. Pada akhirnya, protein heat shock berpotensi meningkatkan efektivitas vaksin melawan kanker. Protein kejut panas yang diisolasi dari sel tumor dapat bertindak sebagai vaksin anti tumor.
Karena sel tumor berada di bawah tekanan terus-menerus dan perlu mengawal sejumlah besar onkogen yang bermutasi atau gen penyebab kanker, mereka menciptakan sejumlah besar protein kejut panas di dalam sel tumor.
Ketika diisolasi dari tumor, protein heat shock khusus ini memiliki repertoar peptida yang bertindak sebagai peta atau sidik jari dari sel tumor asalnya.
Protein kejut panas ini memiliki potensi untuk diterapkan kembali kepada pasien untuk membantu melawan tumor dengan tujuan regresi tumor.
Protein kejut panas banyak diekspresikan secara intraseluler dalam sel kanker. Mereka sangat penting untuk kelangsungan hidup sel kanker, bahkan mendorong sel yang lebih invasif atau pembentukan metastasis tumor.
Karena itu, penghambat molekul kecil protein heat shock seperti Hsp90 berpotensi menjadi terapi antikanker. Para peneliti sedang mempelajari terapi potensial ini. Namun, uji klinis masih harus dilakukan.
Protein heat shock dapat bertindak sebagai pola molekul terkait kerusakan, molekul dalam sel yang merupakan bagian dari respons imun bawaan yang dilepaskan dari sel yang mati akibat trauma atau infeksi. Oleh karena itu, protein heat shock dapat secara ekstraseluler mendorong penyakit autoimun tertentu.
Namun, telah ditemukan bahwa protein heat shock dapat digunakan pada pasien dengan penyakit autoimun untuk menginduksi toleransi kekebalan dan membantu mengobati penyakit ini.
Penghambat Hsp90 juga memiliki potensi untuk mengobati penyakit autoimun dengan perannya dalam pelipatan protein pro-inflamasi yang benar. Penyakit seperti rheumatoid arthritis dan diabetes tipe 1 dapat diobati melalui perawatan autoimunitas.
Paparan panas yang disengaja, terutama penggunaan sauna, dapat memainkan peran yang bermanfaat dalam menjaga kesehatan yang baik dan memiliki manfaat mulai dari kesehatan jantung hingga melepaskan hormon pertumbuhan.
Sauna yang digunakan 2-3x per minggu, hingga 7x per minggu dari 5-20 menit per sesi pada suhu sekitar 80-100℃ (176-212℉) dapat bermanfaat bagi kesehatan jantung, meningkatkan suasana hati dengan melepaskan dynorphin dan endorfin, dan meningkatkan respons stres.
Paparan panas adalah bentuk hormesis, stres ringan yang dapat ditoleransi pada tubuh yang menghasilkan adaptasi positif.
Menggunakan sauna dapat menurunkan kortisol atau tingkat stres dan mendorong aktivasi jalur perbaikan DNA dan umur panjang, meningkatkan protein kejut panas.
Stres panas yang tercipta dalam tubuh dari penggunaan sauna, meningkatkan pengaturan protein kejut berat secara intraseluler, mencegah agregasi protein, membantu mengangkut protein perbaikan dan meningkatkan sistem kekebalan tubuh.
Tekanan panas memiliki manfaat yang sangat besar bagi kesehatan secara keseluruhan bagi semua orang. Studi menunjukkan bahwa stres panas yang tepat waktu dapat memberikan manfaat yang biasanya ditemukan dalam olahraga bagi mereka yang tidak dapat berolahraga sejauh yang direkomendasikan karena usia, cedera dan/atau penyakit kronis.
Paparan dingin yang disengaja juga memiliki manfaat untuk protein sengatan panas. Sebuah studi tentang paparan dingin menemukan bahwa suhu dingin menghasilkan pengenalan protein heat shock secara selektif pada jaringan adiposa coklat, yang memiliki manfaat metabolik yang signifikan.
Ekspresi protein heat shock yang diinduksi oleh suhu dingin ini memiliki manfaat khusus karena ada peningkatan pengikatan faktor transkripsi mereka ke DNA.
Kesimpulannya, dunia protein kejut panas (HSP) terbukti menjadi jalan yang menjanjikan dalam upaya kita untuk lebih memahami dan memerangi penyakit neurodegeneratif.
Protein stres ini, yang bertugas melipat kembali protein yang terdenaturasi dan menjaga keseimbangan seluler, menawarkan terobosan potensial dalam mengembangkan terapi.
Ketika kita mengungkap jaringan biologi yang rumit, menargetkan protein kejutan panas dapat memegang kunci untuk mengatasi kompleksitas penyakit neurodegeneratif, menawarkan harapan untuk perawatan yang lebih baik dan masa depan yang lebih cerah.
Faktor Sigma Bakteri dan Faktor Anti-Sigma: Struktur, Fungsi dan Distribusi - PMC.
Karsinogenesis - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Protokol Paparan Panas yang Disengaja untuk Kesehatan & Kinerja - Huberman Lab
Protein kejut panas ekstraseluler dan kanker: Perspektif baru - PMC
Protein Kejut Panas - gambaran umum | Topik ScienceDirect
Protein sengatan panas: mendampingi perbaikan DNA | Onkogen.
Protein kejut panas: target terapi yang patut dipertimbangkan - PMC.
Protein kejut panas: Tinjauan tentang pendamping molekuler - ScienceDirect
Protein kejut panas - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Peningkatan kadar HSP70 serum dikaitkan dengan durasi diabetes - PMC
Termometer RNA - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Protein Stres (Sengatan Panas) | Penelitian Sirkulasi
Transkripsi (biologi) - Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Isi artikel ini disediakan untuk tujuan informasi saja dan tidak dimaksudkan untuk menggantikan nasihat, diagnosis, atau perawatan medis profesional. Selalu disarankan untuk berkonsultasi dengan penyedia layanan kesehatan yang berkualifikasi sebelum melakukan perubahan apa pun yang berhubungan dengan kesehatan atau jika Anda memiliki pertanyaan atau kekhawatiran tentang kesehatan Anda. Anahana tidak bertanggung jawab atas kesalahan, kelalaian, atau konsekuensi yang mungkin terjadi dari penggunaan informasi yang diberikan.