英: heat shock peotein HSP

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/06/20 20:01:40」(JST)

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熱ショックタンパク質（ねつショックタンパクしつ、英：Heat Shock Protein、HSP、ヒートショックプロテイン）とは、細胞が熱等のストレス条件下にさらされた際に発現が上昇して細胞を保護するタンパク質の一群であり、分子シャペロンとして機能する。ストレスタンパク質（英：Stress Protein）とも呼ばれる。

HSPが初めて発見されたのは1974年であり、ショウジョウバエの幼虫を高温にさらすとある特定のタンパク質が素早く発現上昇することがアルフレッド・ティシェールらにより報告された^[1]。1980年代半ばになるとHSPは分子シャペロン機能を有すること、細胞内タンパク質輸送に関与することなどが認識されるようになった。HSPはその分子量によりそれぞれの分子の名前がつけられており、例えばHsp60、70、90はそれぞれ分子量60、70、90kDaのタンパク質である。一方、低分子量タンパク質であるユビキチンは酵素複合体であるプロテアソームを介したタンパク質分解において重要な役割を果たしているが、この分子もまたHSPとしての性質を持つ^[2]。HSPはヒトからバクテリアに至るまで様々な生物種において広く類似した機能を発現することが知られており、そのアミノ酸配列は生物の進化の過程においてよく保存されている。

発現誘導

細菌GroES/GroEL複合体のモデル。

HSPの発現は細菌感染や炎症、エタノール、活性酸素、重金属、紫外線、飢餓、低酸素状態などの細胞に対する様々なストレスにより誘導されることが知られている。核内タンパク質である熱ショック転写因子（HSF）はDNA上の熱ショックエレメント（HSE）に結合することによりHSPの発現を制御する転写因子として働くが、熱ストレスによりHSFが誘導される詳細な機構については十分に明らかにされてはいない。

機能

分子シャペロン機能

リボ核酸（RNA）からの翻訳により生成した新生タンパク質は不安定な状態にある。自由エネルギー的には常に最低の状態にあるわけではなく様々な立体構造をとりうるが、タンパク質はフォールディングと呼ばれる過程を経て安定化する。HSPはこの新生タンパク質に結合することによりタンパク質のフォールディングを制御する分子シャペロンとしての機能を持ち、分子シャペロンの多くはHSPである。高温条件化において変性したタンパク質、あるいは新生タンパク質のうちフォールディングの段階に問題があり、機能できないものなどにはHSPが結合してその処理を行うことが知られている。HSPはこのような高次構造の破壊されたタンパク質の修復およびタンパク質変性の抑制機能を有し、修復が不可能であると判断されたタンパク質はユビキチン化を受け、プロテアソームと呼ばれる酵素複合体へ運搬されて分解を受ける（タンパク質の品質管理）。このフォールディングの段階に異常があり、不良品タンパク質が細胞内に蓄積するとフォールディング病と呼ばれる疾患に陥る。

タンパク質輸送

Hsp60およびHsp70は細胞質からミトコンドリアや葉緑体への輸送に関与していることが知られている。これらの細胞内小器官に存在するタンパク質のほとんどは核に存在するDNA由来であり、生成したタンパク質を目的の場所へ輸送する機構が必要となる。細胞質で前駆体タンパク質として合成されたタンパク質はHsp70が結合することにより膜透過に適した立体構造に安定に保たれている。

HSPファミリー

各HSPファミリーの代表的な分子と機能について示した。

分子量	真正細菌	古細菌	真核生物	機能
10kDa	GroES	Hsp10	Hsp10	Hsp60（GroEL）の機能を補助するコシャペロンとして働く。
20-30kDa	GrpE	無し	HspBファミリー（例：Hsp27（HspB1））
40kDa	DnaJ	Hsp40（ユリアーキオータのみ）	Hsp40
60kDa	GroEL	Hsp60	Hsp60	タンパク質のフォールディング
70kDa	DnaK	Hsp70（ユリアーキオータのみ）	HspAファミリー（例：Hsp70、Hsc70、Hsp72、Grp78（BiP）、Hsx70、mtHsp70）	タンパク質のフォールディングに関与し、熱に対する耐性を形成させる。タンパク質のミトコンドリアや葉緑体などへの翻訳後輸送に関与。
90kDa	HtpG、C62.5	無し	HspCファミリー（例：Hsp90、Grp94）	ステロイド受容体や転写因子などの機能維持に必要。
100kDa	ClpB、ClpA、ClpX	無し	Hsp104、Hsp110	高温に対する耐性形成に関与。

Hsp47ファミリー

Hsp47は、コラーゲン特異的な分子シャペロンとして働き、コラーゲンの産生に必須であることが報告されている^[3]。HSP47の発現は、その基質であるコラーゲンと常に相関することが知られている。このような特徴から、コラーゲンの異常な蓄積を主な特徴とする各種繊維化疾患において、HSP47の抑制を治療に応用する研究がされている。一方、皮膚の老化現象であるシワにおいては、コラーゲンの産生量が低下しているためHSP47を増やす抗シワ化粧品の研究開発がされている。フレグランスジャーナル

Hsp60ファミリー

Hsp60（GroEL）はHsp10（GroES）と共役してその機能を発現し、アデノシン三リン酸（ATP）を加水分解した際に生じるエネルギーを利用してタンパク質のフォールディングを補助する。

Hsp70ファミリー

タンパク質が生体膜を透過する際にフォールディングを受けているとかさ高くなり膜の穴を通ることができなくなるためにアンフォールディングされた状態を維持する必要がある。Hsp70ファミリーは膜透過時におけるフォールディングの制御に関与しているが細胞質および核内にはHsp70/Hsc70が、小胞体内にはBipが、ミトコンドリア内にはmtHsp70がそれぞれ存在してタンパク質の構造を維持している。また、Hsp40はHsp70のコシャペロンとして働くタンパク質として知られる。HSP70は消化管や皮膚など多くの臓器において恒常的に発現していること及び、種々のストレスによってその発現量が増加することが報告されている。また、HSP70は抗細胞死作用や抗炎症作用を持ち、アルコールや紫外線など種々のストレスに対し、細胞を保護することが報告されている^[4]^[5]。そのため、HSP70誘導剤を医薬品（胃粘膜保護薬など）や化粧品へ応用する研究が行われている。近年、皮膚におけるHSP70の働きが詳細に解析されている。具体的には、皮膚のケラチノサイトにHSP70が増えることで紫外線依存の傷害（細胞死、炎症反応、DNA傷害）が軽減すること^[6]やメラノサイトにHSP70が増えることでメラニン産生が抑制されること、つまりHSP70がシミ形成を抑制することが報告されている^[7]。さらに、皮膚をお風呂で温める事で、HSP70が上昇し、シワ形成が抑制されることも明らかにされている。慶應大学ニュースリリース

Hsp90ファミリー

Hsp90にはHsp90αとHsp90βというアイソフォームが存在する。Hsp90αとHsp90βはアミノ酸配列の相同性は高いが、刺激に対する応答性は若干異なる。Hsp90は非ストレス環境下においても細胞内発現量が高く、真正細菌や真核生物において広く発現して分子シャペロンとして機能する。例えばHsp90は細胞内において不活性状態のステロイド受容体と複合体を形成していることが知られており、その機能維持を行っている。また、Hsp90は癌の進展との関連が深く、Hsp90阻害剤は抗がん剤として期待されている^[8]。

GRP94（Glucose-regulated Protein 94）はHsp100またはエンドプラスミンとも呼ばれ、Hsp90ファミリーに属する分子である。GRP94の合成誘導はBipと同時に行われる。

出典

今堀和友、山川民夫編集『生化学辞典第4版』東京化学同人 2007年 ISBN 9784807906703
谷口克、宮坂昌之編『標準免疫学第2版』医学書院 2002年 ISBN 4260104527
伊藤要子著『加温生活「ヒートショックプロテイン」があなたを健康にする』マガジンハウス
水島徹著『HSPと分子シャペロン』生命を守る驚異のタンパク質講談社

参考文献

^ TissiBres A., Mitchell HK. and Tracy U.（1974）"Protein synthesis in salivary glands of Drosophila melanogaster: relation to chromosome puffs."J.Mol.Biol. 84,389-98. PMID 4219221
^ Schlesinger MJ.（1990）"Heat shock proteins."J.Biol.Chem. 265,12111-4. PMID 2197269
^ Nagai, N., et al.（2000）"Embryonic Lethality of Molecular Chaperone Hsp47 Knockout Mice Is Associated with Defects in Collagen Biosynthesis"The Journal of Cell Biology 150（6）, 1499–1505. PMID 10995453
^ Hirakawa, T., et al.（1996）"Geranylgeranylacetone induces heat shock proteins in cultured guinea pig gastric mucosal cells and rat gastric mucosa."Gastroenterology 111（2）, 345-57. PMID 8690199
^ Trautinger, F., et al.（1996）"Increased expression of the 72-kDa heat shock protein and reduced sunburn cell formation in human skin after local hyperthermia." J Invest Dermatol 107（3）,442-3. PMID 8751984
^ Matsuda, M., et al.（2010）"Prevention of UVB radiation-induced epidermal damage by expression of heat shock protein 70." J Biol Chem 285(8) , 5848-58. PMID 20018843
^ Hoshino, T., et al.（2010）"Suppression of melanin production by expression of HSP70." J Biol Chem 285(17) , 13254-63. PMID 20177067
^ Solit DB and Chiosis G.（2008）"Development and application of Hsp90 inhibitors."Drug Discov.Today. 13,38-43. PMID 18190862

外部リンク

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熱ショックタンパク質 - 脳科学辞典

UpToDate Contents

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1. 関節リウマチの疫学、危険因子、および可能性のある原因 epidemiology of risk factors for and possible causes of rheumatoid arthritis
2. ベーチェット症候群の病因 pathogenesis of behcets syndrome
3. バセドウ病（グレーブス病）の発症機序 pathogenesis of graves disease
4. 抗リン脂質抗体症候群の病因 pathogenesis of the antiphospholipid syndrome
5. 筋萎縮性側索硬化症の病態修飾療法 disease modifying treatment of amyotrophic lateral sclerosis

Japanese Journal

L-グルタミンが肥満マウスの脂肪組織に及ぼす影響 : サイトカインおよび熱ショックタンパク質の解析

藤本絵香,今井敦子,佐藤和人
日本女子大学大学院紀要. 家政学研究科・人間生活学研究科 21, 9-15, 2015-03-19
NAID 110009886950

新規抗ストレス機能性食品素材「酵素処理アスパラガス熱水抽出物"ETAS"」のご紹介

前田哲宏,高成準,後藤一法 [他]
ニューフードインダストリー 57(1), 27-34, 2015-01
NAID 40020314551

シアル酸結合レクチン(SBL)のマウス白血病細胞に対するアポトーシス誘導機構

小川由起子,藤井佑樹,菅原栄紀,細野雅佑,立田岳生,仁田一雄,小出康裕,Imtiaj Hasan,大関泰裕
日本女性科学者の会学術誌 15(1), 39-45, 2015
… 細胞表面のスフィンゴ糖脂質リッチマイクロドメインに含まれる熱ショックタンパク質 (Hsp70、Hsc70) はSBLによるアポトーシス実行の直前に増加し、SBLと相互作用し本分子がSBLのアポトーシスに関与することを示した。 …
NAID 130005063872

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関連記事	「ショック」「熱」「熱ショックタンパク」「質」

「熱ショック蛋白質」

　　[★]

英: heat-shock protein heat shock protein HSP
同: ストレス蛋白質 stress protein
関: 熱ショックタンパク質、熱ショックタンパク、熱ショック蛋白、ヒートショックタンパク質

[show details]

ヒートショックタンパク : 約 356 件
ヒートショックタンパク質 : 約 71,400 件
熱ショックタンパク質 : 約 28,200 件
熱ショックタンパク : 約 8,370 件
熱ショック蛋白 : 約 14,500 件
熱ショック蛋白質 : 約 319,000 件

「heat shock peotein」

　　[★] 熱ショックタンパク質

「熱ショックタンパク質60」

　　[★]

英: heat-shock protein 60
関: シャペロニン60

「Hsp60熱ショックタンパク質」

　　[★]

英: Hsp60 heat-shock protein

「Hsp70熱ショックタンパク質」

　　[★]

英: Hsp70 heat-shock protein

「Hsp90熱ショックタンパク質」

　　[★]

英: Hsp90 heat-shock protein

「ショック」

　　[★]

英: shock
同: 虚脱状態
関: 産科ショック

メジャー

心原性ショック cardiogenic shock

心筋梗塞、致死的不整脈、心不全

閉塞性ショック

心タンポナーデ、収縮性心膜炎、肺血栓塞栓症、緊張性気胸

低容量性ショック hypovolemic shock = 循環血液量減少性ショック

出血性ショック、体液喪失(熱傷)・脱水

敗血症性ショック septic shock ⊆　血管分布異常性ショック

マイナー

神経原性ショック neurogenic shock ⊆　血管分布異常性ショック
アナフィラキシーショック anaphylactic shock ⊆　血管分布異常性ショック

ショックの5P

以下の所見がそろったときにショックと判断する
1. 蒼白(pallor)
2. 虚脱(prostration)
3. 脈拍を触れない(pulselessness)
4. 冷汗(perspiration)
5. 呼吸不全(pulmonary deficiency)

ショックの判断

簡便

収縮期血圧 90 mmHg以下

循環モニターのためのデバイス・検査項目

血圧・脈拍
心電図
心エコー
呼吸・血ガス
血液検査・尿検査
バルーンカテーテル：残尿を排泄し、30分ごとに尿量、血圧、脈拍を測定する
中心静脈圧
スワン・ガンツカテーテル
PiCCO
胃トノメトリー

治療

心原性ショック		原疾患の治療
低容量性ショック		輸液、輸血、止血、昇圧剤は原則使用しない
敗血症性ショック		抗菌薬、昇圧薬、エンドトキシン吸着カラム、輸血、血糖コントロール、低容量ステロイド
神経原性ショック		輸液、昇圧薬
アナフィラキシーショック		エピネフリン、輸液、抗ヒスタミン剤、ステロイド、昇圧薬、H2ブロッカー
閉塞性ショック	緊張性気胸	胸腔穿刺、胸腔ドレナージ
	心タンポナーデ	心嚢穿刺、心膜開窓
	肺塞栓	塞栓除去術、血栓溶解術

「熱」

　　[★]

英: heat、hot、 fever(→発熱)
関: アイソトープ、加温、発情、発情期、放射性、加熱、熱い、熱感、ホット

「熱ショックタンパク」

　　[★]

英: [[]]
同: Hsp
関: [[]]

同: Hsp

「質」

　　[★]

英: quality
関: 品質

[1] TissiBres A., Mitchell HK. and Tracy U.（1974）"Protein synthesis in salivary glands of Drosophila melanogaster: relation to chromosome puffs."J.Mol.Biol. 84,389-98. PMID 4219221

[2] Schlesinger MJ.（1990）"Heat shock proteins."J.Biol.Chem. 265,12111-4. PMID 2197269

[3] Nagai, N., et al.（2000）"Embryonic Lethality of Molecular Chaperone Hsp47 Knockout Mice Is Associated with Defects in Collagen Biosynthesis"The Journal of Cell Biology 150（6）, 1499–1505. PMID 10995453

[4] Hirakawa, T., et al.（1996）"Geranylgeranylacetone induces heat shock proteins in cultured guinea pig gastric mucosal cells and rat gastric mucosa."Gastroenterology 111（2）, 345-57. PMID 8690199

[5] Trautinger, F., et al.（1996）"Increased expression of the 72-kDa heat shock protein and reduced sunburn cell formation in human skin after local hyperthermia." J Invest Dermatol 107（3）,442-3. PMID 8751984

[6] Matsuda, M., et al.（2010）"Prevention of UVB radiation-induced epidermal damage by expression of heat shock protein 70." J Biol Chem 285(8) , 5848-58. PMID 20018843

[7] Hoshino, T., et al.（2010）"Suppression of melanin production by expression of HSP70." J Biol Chem 285(17) , 13254-63. PMID 20177067

[8] Solit DB and Chiosis G.（2008）"Development and application of Hsp90 inhibitors."Drug Discov.Today. 13,38-43. PMID 18190862

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