دانلود پایان نامه ارشد درمورد استرس اکسیداتیو، استان مرکزی، فیزیولوژی- پایان نامه ایرانداک

کرد (استرادلئون و همکاران، ۲۰۰۸؛ حسین‌پور مشهدی و همکاران، ۲۰۰۸).

۲-۲-۲- چربی و پروتئین شیر
در مطالعات انجام شده روی گاو هلشتاین ایران توارث‌پذیری صفت چربی شیر در محدوده ۳۴/۰-۲۳/۰ تخمین زده شده است و روند ژنتیکی چربی شیر در محدوده ۴۶/۳-۰۶/۰ کیلوگرم در سال گرازش شده است (نافذ وهمکاران، ۱۳۹۱).
رضوی و همکاران (۱۳۸۶) در مطالعات خود روی گاو هلشتاین استان مرکزی وراثت‌پذیری چربی و درصد چربی شیر را به ترتیب ۰۳/۰±۲۳/۰ و ۰۲/۰±۳۲/۰ برآورد کردند. همچنین تکرار پذیری چربی و درصد چربی شیر را به ترتیب ۳۹/۰ و ۴/۰ اعلام کردند. روند فنوتیپی مقدار و درصد چربی را به ترتیب ۲۳/۰ کیلوگرم و ۵/۰ درصد، و روند ژنتیکی آن را ۰۶/۰ کیلوگرم و ۰۲/۰- درصد و روند محیطی آن‌ها را به ترتیب ۲۱/۰ کیلوگرم و ۰۷/۰ تخمین زده‌اند.
در تحقیقات انجام شده در جمعیت گاوهای هلشتاین مناطق مختلف توسط محققین در داخل و خارج کشور وراثت‌پذیری مقدار چربی و درصد چربی به ترتیب در محدوده ۲۳/۰ تا ۳۷/۰ و ۱۴/۰ تا ۳۲/۰ گزارش شده است. همچنین مقادیر روند ژنتیکی برای مقدار چربی ۴۶/۳ کیلوگرم گزارش شده است (رضوی وهمکاران ۱۳۸۶).

۲-۳- چاپرون
پروتئین‌هایی که تا شدن پروتئین‌های دیگر را تسهیل می‌کنند چاپرون (Chaperone) نامیده می‌شوند. این واژه اولین بار توسط ران لاسکی و همکاران مطرح شد. آن‌ها این واژه را برای یک نوع پروتیئن (نوکلیوپلاسمین) که برای تجمع هیستون‌ها و DNA لازم بود به کار بردند. نوکلیوپلاسمین به هیستون‌ها متصل می‌شوند و به تجمع آن‌ها برای تشکیل نوکلئوزوم بدون این‌که خود وارد ساختار بشوند، کمک می‌کنند. بنابراین چاپرون‌ها کاتالیست‌هایی هستند که بدون این‌که خود وارد ساختار شوند باعث تسهیل در شکل گیری پروتئین‌ها می‌شوند. آن‌ها به قسمتی از پروتیئن تاخورده متصل شده و باعث ثبات آن ناحیه می‌شوند که این ثبات باعث هدایت پلی‌پپتید به تا خوردن صحیح سه بعدی می‌شود. فقدان چاپرون سبب تا نخوردن صحیح و یا عدم ثبات پلی‌پپتید خواهد بود که این عدم تاخوردگی و بی‌ثباتی سبب ایجاد کمپلکس‌های نامحلول می‌شود. همچنین ثبات پلی‌پپتیدهای تانخورده هنگام عملکرد اندامک‌های درون سلولی نقش مهمی دارند.، که نمونه‌ی بارز آن را در انتقال پروتئین‌ها از سیتوزول به داخل میتوکندری می‌توان دید. بسیاری از چاپرون‌ها به عنوان یک پروتئین شوک حرارتی (Heat shock protein) شناخته شده‌اند (پنرتو، ۲۰۰۲؛ ها و همکاران، ۲۰۰۹؛ گوپتا وهمکاران، ۲۰۱۰).

۲-۴- کلیات پروتئین شوک حرارتی (HSP)
برای نخستین بار در سال ۱۹۶۲ دانشمندی به نام ریتوسا واکنش سلول نسبت به شوک حرارتی در کرموزوم‌های بزاقی مگس سرکه (Drosophila melanogaster) گزارش شد. کرموزوم‌ها بعد از قرار گرفتن در معرض حرارت، حالت متورمی را نشان دادند (ررول و همکاران، ۲۰۱۱). ۱۲ سال بعد محصولات ژنی مسئول این فرآیند شناسایی شده و پروتیئن شوک حرارتی (HSP: Heat Shock Protein) نام گرفت (تایسایر و همکاران، ۱۹۷۴).
پروتئین‌های شوک حرارتی به عنوان پروتئین‌های بسیار حفاظت شده هستند که تحت شرایط شوک گرمایی القا می‌گردند. بعداٌ مشخص شد که این پروتئین‌ها توسط استرس‌های دیگر مثل پرتو فرابنفش، استرس اکسیداتیو، مواد شیمیایی، ایکسمی، تغییرات میزان گلوکز، ایجاد آنالوگ گلوکز و اسیدهای آمینه، حضور یون‌های مختلف، اتانول، فلزات مختلف، داروها، هورمون‌ها، عفونت باکتریایی و ویروسی نیز فعال می‌گردند. این پروتئین‌ها از جد پروکاریوتی مشتق شده‌اند (مایر و بوکان، ۲۰۰۵: ویتلی و همکاران، ۱۹۹۹).

۲-۵- طبقه‌بندی HSP
پروتئین‌های شوک حرارتی یا Hsp های پستانداران بر مبنای اندازه و وزن مولکولی‌شان به دو گروه تقسیم شده‌اند: Hsp های با وزن مولکولی بالا و Hsp های کوچک یا sHsp. اولین گروه شامل سه خانواده مهم است Hsp90، Hsp70 و Hsp60. بعضی از آن‌ها به طور خودبه‌خودی بیان می‌شوند در حالی که القای بقیه تحت شرایط استرس ایجاد می‌گردد. Hsp های با وزن مولکولی بالا چاپرون‌های وابسته به ATP (آدنوزین تری فسفات) می‌باشند و به کوچاپرون‌ها برای تنظیم شکل فضایی و اتصال به ATP نیاز دارند.Hsp های کوچک شامل Hsp20، Hsp27 و α،β کریستالین است.sHspها چاپرون‌های مستقل از ATP هستند. عملکرد و جایگاه سلولی Hspها بر اساس وزن مولکولی در جدول ۲-۲ ذکر شده است. (کریستین و همکاران، ۲۰۰۴؛ ماسلی، ۱۹۹۷).

جدول ۲-۲- HSP‌های مهم در سلول پستانداران
وزن مولکولی (KD)
عملکرد
جایگیری سلولی
۲۸-۲۷
پایداری میکروفیلامنت‌ها و انتقال پیام سیتوکنین
سیتوزول و هسته
۶۰
اجتماع پروتئین
میتوکندری
۷۳-۷۰
جابجایی و پیچش پروتئین
سیتوزول، هسته و شبکه اندوپلاسمی، میتوکندری
۹۰
جابجایی پروتئین، تنظیم گیرنده
سیتوزول، هسته، شبکه اندوپلاسمی
۱۰۴-۱۰۰
پیچش پروتئین
سیتوزول

۲-۵-۱- خانواده پروتئین شوک حرارتی ۷۰ کیلو دالتونی (Hsp70)
خانواده Hsp70 حاوی ایزوفرم‌های ۶۶ تا ۷۸ کیلو دالتونی است که به صورت Hsp70 نشان داده می‌شود و ژن کد کننده آن Hsp70 است (موریموتو، ۱۹۹۳) و غالباٌ کد کننده اسیدآمینه متیونین در آغاز زنجیره و اسیدآمینه آسپارتیک در انتهای زنجیره می‌باشد (مسعودی و همکاران، ۱۳۹۰). نیمه عمر Hsp70القا شده با افزایش دما در سلول‌ها یپستان‌داران تحت شرایط آزمایشگاهی حدود ۴۸ ساعت است (مایزن و ولچ، ۱۹۸۸).
در زمان فقدان استرس پروتئین‌های Hsp70 حدود ۱% کل پروتئین‌های سلولی و در زمان بروز استرس حدود ۲۰% کل پروتئین‌ها را شامل می‌شود (ولش ۱۹۹۲). ژن‌های این خانواده در سراسر ژنوم پراکنده شده و روی کرموزوم‌های متعددی قرار گرفته‌اند و این خانواده‌های ژنی از توالی‌های تک اگزونی و یا به عبارتی فاقد اینترون تا توالی‌هایی دارای ۱۸ اگزون تشکیل شده‌اند. توالی‌های تک اگزونی معمولا در بیشتر گونه‌های حیوانی دیده می‌شود (مسعودی و همکاران، ۱۳۹۰). Hsp70.1 در گاو روی کروموزوم شماره ۲۳ قرار دارد و دارای ۱ اگزون است (گالگر و همکاران، ۱۹۹۳).

۲-۵-۲- خانواده پروتئین شوک حرارتی ۹۰ کیلو دالتونی(Hsp90)
Hsp90 در سیتوزول، هسته و شبکه رتیکولوم آندوپلاسمی یافت می‌شود. در انسان و بسیاری از پستان‌داران این پروتئین در بسیاری از عضلات از جمله عضلات صاف نیز وجود دارد. این پروتئین بیش از ۲% از کل پروتئین‌های سلول را شامل می‌شود. این پروتئین به صورت دایمر عمل می‌کند، یعنی قسمتی از هتروکمپلکس را فراهم یا گردآوری می‌کند. Hsp90 در انتها دارای مکان اتصال بوده و فعالیت Atpase پایینی دارد. این پروتئین می‌تواند به فیلامنت‌های فعال در شرایط مختلف متصل شود. فعالیت Hsp90 بسیار وابسته به غلظت کاتیون‌های دو ظرفیتی است. این خانواده شامل Hsp هایی با اوزان مختلف ۸۲، ۸۳ و ۸۹ کیلو دالتون می‌باشد. این پروتئین در موجودات مختلف دارای همولوژی بالایی است. مثلاٌ در پستانداران حدود ۶۰% با مخمرها و ۷۸% با پروتئین Hsp90 درزوفیلا همولوژی دارد. هرچند مقدار Hsp90 در هنگام شوک حرارتی افزایش می‌یابد ولی Hsp90 یک چاپرون مهم در عملکرد پروتئین‌های سیگنالی می‌باشد و همچنین در کنفورماسیون صحیح گیرنده‌های هورمونی نظیر هورمون‌های استروئیدی نقش مهمی دارد. این پروتئین به گیرنده‌یهورمون استروئیدی متصل شده و از میان کنش آن با DNA هسته‌ای تا زمان اتصال هورمون جلوگیری می‌کند. پروتئین تنظیم کننده گلوکز (Grp94) همولوگ Hsp90 می‌باشد که در یوکاریوت‌ها وجود دارد. این پروتئین‌ها با سایر چاپرون‌ها در تاخوردگی و عملکرد صحیح پروتئین‌ها همکاری می‌کند. مثلا با چاپرون Hsp70، Hsp23 و Hsp50 ارتباط مستقیم دارد. این مجموعه چاپرون‌ها کمپلکس مولتی چاپرون (Multi-Chaperone complex) نام دارد. غیر فعال شدن Hsp90 در این کمپلکس منجر به تجزیه شدن سریع سایر چاپرون‌ها می‌شود. در ضمن غیر فعال شدن Hsp90 در عملکرد بسیاری از پروتئین کینازهای وابسته به آن نظیر Raf-1، ErbB-2 و Bcr-Ab1 وقفه و اختلال ایجاد می‌کند. داروهایی نظیر گلدانامایسین (Geldanamycin)، هربی مایسین (Herbimycin A) و بسیاری از آنتی بیوتیک‌های ضد قارچی با Hsp90 باند شده و عملکرد آن را مختل می‌کنند.
Hsp90 از نظر ساختمانی دارای سه پایانه است. ۱- انتهای متصل شونده به نوکلئوتید که ناحیه N ترمینال را تشکیل می‌دهد. این ناحیه به بازدارنده‌های Hsp90 متصل می‌شود، همچنین ممکن است به پپتیدها نیز متصل گردد. ۲- یک بخش میانی که با پروتئین Client واکنش می‌کنند. ۳- ناحیه C ترمینال که در همودیمریزاسیون شرکت می‌کنند. بررسی توالی ژنوم Hsp90 نشان می‌دهد که دو ناحیه حفاظت شده در اعضای خانواده Hsp90 وجود دارد (شکل ۲-۱). ساختمان پایانه N ترمینال می‌تواند در حضور ATP یا ADP کریستالیزه شود. ولی همه نوکلئوتید دچار تغییرات ساختمانی مشخصی نمی‌گردند. نوکلئوتید در کمپلکس Hsp90/ADP دارای یک ساختمان بسیار فشرده است. انتهای N ترمینال Hsp90 دارای اسید آمینه حفاظت شده می‌باشد و عملکرد شبیه به فعالیت ATPase دارند. سوبسترایی که به ناحیه N ترمینال این چاپرون متصل می‌شوند از نظر شکل فضایی نباید تا خورده باشند و پروتئین‌ها یا پلی‌پپتیدهایی با ۳۰-۱۳ اسیدآمینه می‌باشند. مولکول‌هایی که قسمتی از آن تانخورده توسط این چاپرون حفاظت نمی‌گردد. مطالعات در مورد Hsp90 نشان می‌دهد که این چاپرون در تاخوردگی پروتئین تحت شرایط فیزیولوژیکی و در شرایط شوک گرمایی شرکت می‌کند. در این شرایط Hsp90 به ATP نیاز ندارد. این نتایج بیان می‌دارد که Hsp90 دارای ۲ مکان چاپرونی مستقل است. مکان N ترمینال چاپرون به ATP متصل می‌شود در حالی که مکان C ترمینال چاپرون مستقل از ATP می‌باشد. برخلاف ناحیه N ترمینال این چاپرون، پروتئین‌هایی که کاملا تانخورده و یا قسمتی از آن تاخورده و پپتیدها با طول متغییر می‌توانند به ناحیه C ترمینال Hsp90 متصل گردند. تاخوردگی پروتئین بدون نیاز به ATP از ناحیه C ترمینال این پروتئین انجام می‌گیرد. در حد واسط دو ناحیه بسیار حفاظت شده ساختمان ابتدایی Hsp90 مکانی با شارژ بالا وجود دارد که بین اعضا خانواده‌یHsp90 همولوژی کمی دارد و طول آن متفاوت است. در ناحیه C ترمینال پنتاپپتید MEEVD وجود دارد که در بین اکثر خانواده Hsp90 حفاظت شده است (شکل ۲-۱) (ارلجمن و همکاران، ۲۰۱۴؛ طاهریان وهمکاران ۲۰۰۸).

شکل ۲-۱- ساختمان Hsp70 و Hsp90

۲-۶- فعال شدن Hspها در پاسخ به شوک حرارتی

سازش سلولی به شوک گرمایی مکانیسم بسیار پیچیده‌ای است. چگونگی پاسخ سلول به شوک حرارتی که سلول را وادار به تحریک بقا سلول می‌کند یا درگیر آپوپتوزیس می‌گردد به توالی ژن و مقاومت نسبت به گرما بستگی دارد. به طور کلی شوک حرارتی القا توسط سنتز رونویسی DNA، پردازش mRNA، فرآین