Reach Us +44-1477412632

A biological importance of heat shock proteins (Hsp) in aquatic organisms and thermotolerance

Figen Esin Kayhan*, Zeynep Atasayar

Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Göztepe- Istanbul

*Corresponding Author:
Figen Esin KAYHAN
Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü
34420 Göztepe- Istanbul -TÜRKIYE
Tel: (+90 216) 348 77 59
Fax: (+90 216) 347 87 83
E-mail:
[email protected]
 
Visit for more related articles at Journal of FisheriesSciences.com

Abstract

Stres proteins are used as biomarker in determining the different biological effects of environmental agents on the organisms at molecular levels. Levels of heat shock proteins could be especially significant in the environmental adaptation for many aquatic organisms. Hsps also perform other physiological duties and act as molecular chaperones. In this review, it is aimed to gather the research, especially organised in recent years.

Özet: Stres proteinleri, çeşitli çevre etkenlerinin canlılar üzerindeki biyolojik etkilerinin moleküler seviyede belirlenmesinde biyobelirteç olarak kullanılmaktadır. Pek çok sucul organizma için çevresel adaptasyonda ısı şoku proteinlerinin düzeyleri çok önemlidir. Hsp’ler aynı zamanda moleküler şaperonlar olarak fizyolojik görevlerde rol oynarlar. Bu derlemede konuyla ilgili özellikle son yıllarda yapılmış olan literatürlerin bir araya getirilmesi amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Isı şoku proteinleri, Hsp, Termotolerans

Key words

Heat shock proteins, Hsp, Thermotolerance

Giriş

Sucul organizmalar değişen çevre koşullarına karşı bazı yaşam stratejileri ve adaptasyon meka-nizmaları geliştirmişlerdir. Bu mekanizmaların işleyişinde özellikle proteinlerin rolleri çok önemlidir. Isı şoku proteinleri (Hsp) olarak ad-landırılan bu proteinler hücreyi çeşitli stres etki-lerine karşı korurlar (Pantzartzi ve ark., 2009; Zhang ark., 2009). Stres etkenlerinin moleküler seviyede etkilerinin incelenmesinde stres prote-inlerinin seviyelerinin belirlenmesi hücresel hasar hakkında fikir vermektedir (Cruz-Rodriguez ve Chu. 2002; Werner ark., 2003).

Bir canlının çevre sıcaklığındaki değişimlere uyum sağlama yeteneğine “Termotolerans” ve-ya “Isıya uyum” denir. Eğer çevre sıcaklığı can-lıların normal fizyolojik işlevlerin yerine geti-rildiği çevre sıcaklığı aralığı olan termotolerans üst sınırını aşarsa o canlıda sıcaklık stresi oluş-maya başlar (Farcy ark., 2007). Çevre sıcaklığı canlılardaki fizyolojik olayları etkileyen en önemli çevresel etkenlerden birisidir. Sucul orga-nizmaların yaşadığı ortamdaki sıcaklıkta görülen minimal değişimler bile canlılarda moleküler dü-zeyde biyokimyasal reaksiyonların ve fizyolojik olayların işleyişini etkiler ve bazı zayıf makromoleküler bağları parçalar. Son yıllarda dünyamızın meteorolojik koşullarında bazı önemli değişiklikler gözlenmektedir. NASA Goddard Enstitüsünün verilerine göre 1880’den bu yana atmosferdeki sıcaklık ortalama 0,8oC yükselmiştir ve giderek yükselmeye devam et-mektedir. Önümüzdeki yüz yıl içinde okyanus yüzey sularının 2oC daha ısınmış olacağı öngö-rülmektedir. Atmosferin fazla ısınması sonucu deniz suyunun öz ısısında görülen bu artış ekolo-jik dengenin bozulmasına neden olmaktadır. Bu durum okyanuslardaki canlıların ölmesine, göç yollarının ve yaşam alanlarının değişmesine yol açmaktadır. Deniz sularındaki çok küçük sıcaklık değişikliklerine hassasiyeti olan mercan resifleri-nin % 70 oranında yok olduğu 2000’li yılların başında bildirilmiştir (IPCC 2007). Bu da kıyılar-daki yaşamı ve su ürünleri balıkçılığını yakından etkilemektedir. Bir canlının fizyolojik ve biyo-kimyasal dengesinin bozulmasına sebep olan iç ve dış etkilere “stres faktörleri”, bu faktörlere karşı hücre tarafından geliştirilen tepkiye ise “hücre stres yanıtı” denir. Bu nedenle tüm hüc-reler stres yaratıcı bir durumla karşı karşıya ge-lince bazı stres proteinleri sentezlerler. Stres ya-ratıcı durumlar yüksek ısı, tuzluluk, oksijen az- lığı/yokluğu, ultraviyole, ışık azlığı/yokluğu, ağır metaller, pestisitler, serbest oksijen radikalleri vs. gibi faktörler olarak sayılabilir (Kregel, 2002; Parsel ve Linquist, 1993).

Isı şoku proteinleri “stres proteinleri” olarak da bilinmektedir. Stres proteinlerinin sucul orga-nizmalar için önemli biyobelirteçler olduğu ya-pılan birçok çalışmada ortaya konulmuştur (Ait-Aissa ark., 2003; Hallare ark., 2005). Isı şoku proteinleri, adları “ısı” ile anılmakla birlikte sen-tezlenmeleri soğuk ve sıcak şoku, hiperosmotik basınç, kimyasal maddeler, pestisitler, PCB’ler (Poliklorobifeniller) ağır metaller, oksijen az-lığı/yokluğu, besin azlığı/yokluğu gibi stres fak-törlerinde de artmaktadır (Gao ark., 2008). Yani hücre içi sinyal ağını uyaran stres faktörünün şid-deti yeterli derecede ise ısı şoku proteinlerinin ekspresyonu uyarılmaktadır. Isı şoku proteinle-rine ait genlerin transkripsiyonunun uyarılması, çevresel stres faktörleri gibi birçok stres sinyaline tepki olarak gerçekleşen bir yanıttır. Isı şoku pro-teinleri diğer proteinlere bağlanarak agregasyonlarını önleyen ve neredeyse her türde mevcut olan düşük molekül ağırlıklı moleküler şaperonlardır (Heikkila ark., 1982).

Hsp sentezi ve termotolerans arasındaki mo-leküler ilişki pek çok araştırıcı tarafından ince-lenmiştir (Bone ve Vijayan 2001; Bowen ark., 2006; Elicker ve Hutson 2007; Mao 2005). Su ortamında tarımsal kimyasalların (pestisitler) ve ağır metallerin birikmesi, sıcaklık, pH, çözünmüş oksijen gibi fiziksel ve kimyasal özelliklerinin değişmesi, sucul organizmalarda hücresel strese neden olmakta ve organizmaların bu etkenlere karşı fizyolojik tepki olarak stres proteinleri üret-tikleri görülmektedir. Balıklar doğal ortamlarında birçok stres etkenine maruz kaldığı için stres pro-teinlerinin fizyolojisi, fonksiyon ve düzen-lenmesinin açıklanabilmesi açısından mükemmel omurgalı modeller olarak kabul edilirler (Das ark., 2005; Werner ark., 2003; Iwama ark., 1998).

Isı şoku proteinleri hücredeki fonksiyonlarına göre sürekli sentezlenenler ve stres uyarımlılar olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Sürekli eksprese olanlar normal hücre şartlarında henüz katlan-mamış polipeptid zincirlerine bağlanırlar ve bun-ların düzgün şekilde hedef organellere taşın-masına yardımcı olurlar. Stres uyarımlı ısı şoku proteinleri ise, stres koşullarına bağlı olarak or-taya çıkan hücre hasarını sınırlandırmak, prote-inlerin agregasyonunu önlemek, bozulan prote- inlerin uzaklaştırılmasını sağlamak ve stres uyarımlı hücre ölümüne engel olmaktır. Isı şoku proteinlerini kodlayan genlerin bulunduğu gen ailelerinin evrim sürecinde fonksiyon ve yapı ba-kımından en fazla korunmuş gen ailesi olduğu bilinmektedir (Sorensen ve Loeschcke, 2004; Feder ve Hofmann, 1999). Çünkü evrim süre-cinde hücreler bir stres ile karşılaştıkları zaman canlı kalabilmelerini sağlayacak, stres sinyalini saptayan, izleyen ve yanıt verebilen bir meka-nizma geliştirmişlerdir. Uzun süreli ve artan stres etkisi, canlı hücrelerinin bazı etkin korunma me-kanizmalarını çalıştırmaktadır. Bu nedenle çevre-sel stres faktörlerinin stres sinyallerine tepki ola-rak ısı şoku proteinlerine ait genlerin transkripsi-yonu uyarılır. Oluşabilecek protein hasarının en-gellenmesine yardımcı olmak için ısı şoku pro-teinleri koruyucu rol üstlenirler. Canlılarda çeşitli çevresel stres etkileri karşısında bir veya daha fazla sayıda ısı şoku proteininin sentezi uyarıla-bilir ve böylece hücreler ve dokular stres esna-sında moleküler şaperon etkileriyle hücresel ha-sardan ve apoptozisten korunmuş olurlar (Alak, 2007; Cruz-Rodriguez ve Chu, 2002).

Sıcaklık ile meydana gelen stres şartlarında ısı şoku proteinlerinin hemostatik bir fonksiyona hizmet edip etmediği henüz bilinmemektedir. Isı şoku proteinleri stres faktörlerinin etkili olmadığı koşullarda da hücre içerisinde bulunurlar ve bu durumda ısı şoku kognatları (Hsc) olarak tanım-lanırlar. Hsc’lar, moleküler şaperon proteinleridir ve oluşan yeni polipeptid zincirlerin düzgün kat-lanmasına, görev yerlerine taşınmasına ve işlev-lerinin düzenlenmesine yardımcı olurlar (Pirkkala ark., 2001; Boone ve Vijayan, 2002). Sıcaklık stresi esnasında DNA sentezi, transkripsiyon, RNA işleme, translasyon olayları ve hücre dön-güsünün ilerlemesi durmaktadır. Aynı zamanda proteinlerde denaturasyon görülmekte, lizozomal yıkım olayları artmakta, membran geçirgenliği değişmekte ve hücre dışına iyon geçişinde artışlar olmaktadır. Bunun sonucunda da ısı şoku proteini genlerinin transkripsiyonu ve translasyonu baş-lamaktadır. Böyle durumlarda ısı şoku proteinle-rinin görevi, örneğin Hsp70, moleküler şaperon göreviyle denatüre olmuş proteinlerin çökelme-sini önlemek, bu proteinlerin yeniden düzgün şe-kilde katlanmasını sağlamak ve kazanılmış stres toleransı geliştirmektir (Boone ve Vijayan, 2002; Micovic ark., 2009).

Organizmaların maruz kaldığı stres ajanları, protein ekspresyonlarının seviyesini ve tiplerini değiştirebilir. Çünkü organizmanın adaptasyon stratejisinden dolayı farklı doku ve organlar stre-se karşı farklı hassasiyet gösterebilirler. İlk baş-larda ısı şoku proteinleri ile ilgili araştırmalar da-ha çok memeliler ve model organizmalar ile sı-nırlıydı. Son yıllarda ise Mytilus edulis, Mytilus galloprovincialis, Dreissena polymorpha, Crassostrea gigas, Crassostrea angulata, Ostea edulis, Haliotis rufescens gibi farklı sucul orga-nizmalar ile yapılan çalışmalar göze çarpmaktadır (Gao ark., 2007; Choi ark., 2008; Farcy ark., 2007) . Rahman ark., (2004) hücreler, dokular ve organizmaların akut olarak ısı şokuna maruz kal-dığı zaman yanıt olarak bir veya daha fazla ısı şoku proteini sentezlediği ve termotolerans geliş-tirdiği fikrinden yola çıkarak yaptıkları çalışmala-rında, Macrobrachium rosenbergii (tatlı su kari-desi) larvalarının ısı şoku stresinin, termotolerans geliştirme üzerine etkisini incelemişlerdir. Araş-tırmacılar termotolerans gelişiminin karides lar-valarının hayatta kalmalarında ve büyüme per-formanslarının gelişiminde olumlu etki yarattı-ğını belirtmişlerdir.

Gonzalaes-Riopedre ark., (2007) yaptıkları ça-lışmalarında, midyelerin doğal ortamlarında dü-şük ve yüksek sıcaklıklara bağlı olarak protein ekspresyonlarının seviyesinde ve tiplerinde olu-şabilecek değişiklikleri ve fizyolojik tepkileri moleküler açıdan incelemişlerdir. Çalışmada midyelerin manto, posterior çekme kası, ayak ka-sı, solungaç ve hematositlerinde ısı kaynaklı olu-şan protein tipleri araştırılmıştır. Deney sonu-cunda, farklı dokularda ve farklı koşullarda pro-tein ekspresyonu gözlenmiştir.

Isı şoku proteinleri

Isı şoku proteinleri molekül ağırlıklarına göre beş grup içinde sınıflandırılırlar. Bunlar sırasıyla, Hsp100, Hsp90, Hsp70, Hsp60 ve küçük ısı şoku proteinleri (sHsp) olarak adlandırılmaktadır (Farcy ark., 2007). Stres etkenine hücresel yanıt olarak, stresin kendisi tarafından indüklenen ve stres proteini olarak adlandırılan proteinler sen-tezlenir. Bu proteinler hücreyi koruma özelliğin-dedirler ve tüm organizmalarda bulunurlar. Stres proteinlerinin artması, strese toleransın artması ile ilişkilidir. Eğer stres etkeni canlıyı hafif dere-cede etkiliyorsa hayati bir önem taşımaz ancak şiddetli stres etkisi organizma için öldürücü ola-bilir. Son yıllarda ısı şoku proteinleri çevre kirli-liği çalışmalarında da indikatör olarak kullanıl-maktadır (Micovic ark., 2009; Gonzalaes-Riopedre ark., 2007). Hsplerin diğer bir fizyolo-jik sorumluluğu ise moleküler şaperon olarak gö-rev yapmasıdır. Şaperonlar, proteinlerin katlana- rak üç boyutlu hale gelmesini sağlayan, aynı za-manda yanlış katlanan proteinleri düzelten ve proteinlerin hücre içine giriş çıkışlarında yar-dımcı olan refakatçı proteinlerdir.

Hsp100: Bu grup yüksek molekül ağırlığına sahip olan ısı şoku proteinleridir. 100-110 kDa arasında bir ağırlığa sahiptirler. Stres altında bu-lunmasa bile normal olarak hücrelerde sürekli olarak sentezlenen kognatlar (Hsc) olarak bilin-mektedirler. Termotoleransın geliştirilmesinde rol oynadıkları öngörülmektedir. Fizyolojik ko-şullar altında Hsp100 proteinleri moleküler şaperonlar gibi fonksiyon gösterirler ve proteinle-rin yeniden düzenlenmesinde rol oynarlar (Feder ve Hofmann, 1999; Aşkar ark., 2007).

Hsp90: Hsp90, moleküler bir şaperon olup, proteinlerin katlanmasında, sinyal yolaklarında ve tümör yayılmasının engellenmesinde görev aldığı varsayılmaktadır. Aynı zamanda hücredeki en çok fonksiyonlu stres proteinidir (Zhang ark., 2009). Genç ve ergin alabalıklara akut ısı uygu-lamasından sonra Hsp70, Hsc70 ve Hsp90’ın intrasellüler lokalizasyonlarının incelendiği bir çalışmada Hsp70, Hsc70 ve Hsp90 öncelikle ka-raciğer ve kalp hücrelerinde belirlenmiştir. Akut ısı etkisinden sonra ergin balıklarda karaciğer Hsp70 membran ve organellerde, gençlerde ise Hsp70’in sadece sitoplazmada da gözlendiği ra-por edilmiştir. Hsc70 ise, akut ısı etkisi öncesi ve sonrasında, karaciğer ve kalp hücrelerinin tüm hücresel bölümlerinde belirlenmiştir. Hsp90 hem genç hem de ergin balıklarda karaciğer doku-sunda önemli oranda artış göstermiştir. Gençlerde membran ve organellerde, erginlerde ise nukleus ve sitoplazmada daha yüksek oranda bulunmuş-tur. Elde edilen verilerde genç ve ergin alabalık-ların akut ısı stresine farklı yanıtlar verdiği göz-lenmiştir (Rendell ark., 2006). Balıklarda akut ısı stresi uygulamasında nukleus, ısı şoku koruma-sında hedef organel olarak kabul edilebilir. Hsp90’ların bütün subsellüler fonksiyonlarda multifonksiyonel rollere sahip oldukları belirtil-miştir (Gao ark., 2008).

Hsp70: Stresin zararlı etkilerinden hücreyi koruyan ve proteinlerin düzgün katlanmasında rol oynayan ısı şoku proteinidir. Hsp70 üzerinde en çok çalışılmış ve tanımlanmış ısı şoku proteini olup birçok balık türünde tanımlanmıştır. Hsp70 evrim süresince korunmuş olan en önemli stres uyarımlı proteindir (Ojima, 2005). Hücredeki sentezi en fazla yüksek ısı ve ağır metal etkisinde artmaktadır. Hsp70 ilk olarak Ritossa adlı araştı-rıcı tarafından 1962 yılında Drosophila melanogaster (Sirke sineği) tükrük bezi hücrele-rinde tanımlanmıştır. Yapılan diğer çalışmalarda Hsp70’in hücrede ısı şoku uyarımlı (Hsp70) ve kognat (Hsc70) olmak üzere iki çeşit protein ai-lesi üyesi bulunduğu bildirilmiştir (Clark ve Peck, 2009). Hsp70 protein ailesini hücrede bu-lundukları yer ve görevlerine göre, ısı şoku kognatı 70 (Hsc70), stres uyarımlı Hsp72, mitokondrial Hsp75 ve endoplazmik retikulumda bulunan Hsp78 olarak dört alt grupta da incele-mek mümkündür. Hsp70 aynı zamanda, stres sı-rasında proteinlerin hidrofobik rezidülerine bağ-lanarak, ortaya çıkabilecek denatürasyon ve agregasyonları önlemek suretiyle hücreyi ısı ve oksidatif hasardan da korumaktadır. Sıcaklık ve kadmiyum arasındaki etkileşimlerin zebra balığı gelişimi üzerindeki etkilerini farklı sıcaklıklarda (21, 26 ve 330C’lik) ve altı farklı kadmiyum kon-santrasyonunda (0.025, 0.5, 2, 5, 10 mg/l) incele-yen araştırmacılar kalp hızı, karaciğer histopatolojisi, yumurtlama oranı, embriyo ano-malileri ve ısı şoku proteini indüksiyonunu ince-lemişlerdir. Kadmiyum varlığından bağımsız ola-rak sıcaklık artışının gelişim hızını anlamlı olarak hızlandırdığını bulmuşlardır. Hem kadmiyum varlığı hem de 21 derecelik soğuk stres uygula-masının kalp atımı sayısında düşme, kalp hızı ve yumurtlamada azalmaya neden olduğunu göster-mişlerdir (Hallare ark., 2005). Keller ve diğerleri (2008) yaptıkları çalışmalarında ısı şoku ile in-düklenen Hsp70 ekspresyonunun zebra balığı hücrelerinde ERK aktivasyonuna bağlı olduğunu belirtmişlerdir. Hsp70’ler birçok subselüler böl-gede görülebilir. Bu grubun temel izoformu Hsp72’dir ve sitoplazmada yer alır. Normal şart-lar altında diğer hücresel proteinlerle birleşir ve onların diğer proteinler ile bağlanmalarına ve yer değiştirmelerine yardımcı olur. Anormal şartlar altında ise, hücrede Hsp72 ve diğer Hsp70 üyele-rinin seviyesi artar ve hücreyi korumak amacıyla stresin sebep olduğu hücresel hasarı onarırlar.

Hsp60: Hsp60, proteinlerin sitoplazmadan mitokondrial matrikse taşınmasında ve aminoasit zincirlerinin işlevsel formlarına düzgün bir şe-kilde katlanmasında görev yapar. Aynı zamanda Hsp60 apoptozisi (programlı hücre ölümü) önle-mede anahtar rol oynamaktadır. Hücrede sıcaklık şoku esnasında Hsp60 proteinini kodlayan genle-rin transkripsiyonunda artış gözlemlenmiştir. Çünkü Hsp60 sadece moleküler şaperon olarak değil, aynı zamanda stres tepkisinde de görev yapmaktadır (Gonzalez-Riopedre, 2007). Hsp60, ökaryot hücrelerin mitokondri ve kloroplastla-rında yer alır (Matz ark., 2007; Ellis, 1997). Normal şartlar altında Hsp60 enzimlerin toplan-ması ve bağlanmasında iş görür ve enerji meta-bolizması ile ilgilidir. Normal çevre koşulları de-ğiştiği zaman, Hsp60’ın sentezi artar ve biyolojik aktivitenin devam edebilmesi için hasar gören proteinlerin agregasyonlarını önlemek suretiyle hasarı onarırlar. Bu proteinler Hsp60 ailesine ait-tir ve moleküler şaperonlar olarak adlandırılırlar. Hsp70 ve Hsp60 ailesi intraselüler bölgelerde proteinlerin katlanma, bir araya gelme ve yer de-ğiştirmelerine yardımcı olurlar. Diğer Hsp’ler ise, yanlış katlanan proteinleri düzeltirler. Buna ek olarak Hsp’ler, artan stres durumlarında immün yanıt oluşturmada da görev yaparlar (Choi ark., 2008).

Küçük ısı şoku proteinleri (Hsps): Molekül ağırlıkları 15-40 kDa arasında olan protein grup-larıdır. Organizmalardaki dağılımı çok değişken-dir. Küçük ısı şoku proteinleri, Hsp60 ve Hsp70’ den farklı olarak, proteinlerin düzgün katlanma-sında görev almazlar. Bunun yerine hücresel stres yanıtı esnasında kısmi katlanmış proteinler ile et-kileşime girerek bu proteinleri stabilize ettikleri ve yapışarak çökelmelerini engelledikleri belir-lenmiştir (Pantzartzi ark., 2009). Kristal yapıdaki küçük ısı şoku protein (sHsp) ailesi üyelerinin hücre dengesi, hasar cevapları ve hastalıklarda önemli rolleri bulunmaktadır. Büyük molekül ağırlıklı Hsp’ler geniş organizma aralığında bu-lunan stres proteinleri iken küçük molekül ağır-lıklı stres proteinleri türlere spesifiktir ve tanısal amaçlarla kullanılmaktadırlar. Örneğin Hsp40 balıklarda, midye ve salyangoz gibi sucul orga-nizmalarda tespit edilmiştir (Lyons ark., 2003; Tomanek 2005). En yaygın olarak gözlenen ve üzerinde çeşitli araştırmalar yapılmış bir sHsp proteini olan Hsp27 deki anlatım farklılığı ve fosforilasyonunun hipertermi, oksidatif hasar (Baek ark., 2000), metal toksisitesi (Benndorf ve Welsh, 2004) ve anoksi iskemi (Bruey ark., 2000) gibi subletal hasarlara yanıt vermekte olan hücre ve dokularda gözlendiği bildirilmiştir. Zeb-ra balığında tanımlanan 13 adet Hsp kodlayan mRNA dizisinden 10 tanesinin insan Hsp’leri ile homolog olduğu bilinmektedir (Franck ark., 2007).

Zebra balığında Hsp27’yi kodlayan gen ile in-sandaki Hsp27/HspB1 ile homolog olup, fosforilasyon, termo koruyucu aktiviteler ve hüc-re içindeki dağılımı açılarından benzerlik göster-mektedir. Zebra balığındaki ısı şoku pro-teinlerinin (zfHsp) anlatım düzeylerinin belir-lenmesine ait çalışmalar devam etmektedir. Hsp27’nin spesifik etki mekanizması ve gelişim-deki rolleri halen araştırılmaktadır. Bu çok çeşitli fonksiyonların Hsp27’nin etkileri sırasında tek bir mekanizma ile mi, farklı hücre tiplerine spesi-fik mi, yoksa hasar tipine mi spesifik olduğu araştırılmaktadır. Hsp70’in hücre tamir sürecin-deki rolü de tam olarak açığa çıkarılmamıştır. Örneğin nehir ağzında yaşayan bir balık türü olan Fundulus heteroclitus yaşam ortamından kay-naklanan ısı farkı, tuzluluk farkı ve toksik mad-deler gibi pek çok biyotik ve abiyotik etkene ma-ruz kalmaktadır. Birden fazla stres faktörü ile baş eden bu balık türü Fundulus heteroclitus abiyotik faktörlere lokal adaptasyonları ve bu faktörlere tek tek veya hepsine birden akut yanıt geliştirile-bilmesi açısından ilginç bir örnektir (Schulte, 2007).

Sonuç

Sucul organizmalarda ısı şoku proteinleri ile termotolerans ilişkisi araştırılmaya açık bir konudur. Özellikle son yıllarda moleküler biyoloji alanındaki gelişmelerin sucul orga-nizmalarla ilgili alanlara da yansıması yapı-lan araştırmaların sınırlarını genişletmiştir. Isı şoku proteinleri tüm canlılar gibi sucul organizmaların da çevresel değişimlere tepki olarak ürettikleri proteinlerdir. Sucul orga-nizmaların yaşam alanlarında meydana gelen stres durumları, o canlının üreme kapasite-sini, yaşam süresini, hastalıklara direncini, değişen çevre koşullarına adaptasyonlarını nasıl etkilediği merak konusudur. Bu prote-inlerin en basitten en gelişmişine kadar sucul organizmalarda stres oluşturan etmenlere karşı duyarlılıkları, organizmaların geliştir-diği fizyolojik yanıtları, moleküler teknikler sayesinde aydınlatılmaya çalışılmaktadır. İn-san beslenmesinde giderek sınırlı sayıda su-cul organizma türü ve çeşidine bağımlı hale geldiği dünyamızda balıkların yaşamını doğ-rudan etkileyecek olumlu gelişmeleri hayata geçirmek bu konulara ilgi duyan herkesin gö-revidir.

Kaynaklar

Ait-Aissa, S., Ausseil, O., Palluel, O., Vindimian, E., Garnier-Laplace, J., Porcher, J.-M., (2003). Biomarker responses in juvenile rainbow trout (Oncorhynchusmykiss) after single and combined exposure to low doses of cadmium, zinc, PCB77 and17b-oestradiol, Biomarkers, 8(6): 122-128. doi:10.1080/13547500310001640037

Alak, G., (2007). Farkliyaslardakigökkusagialabaliklarinda Hsp70 genininkantitaifana-lizi, YüksekLisansTezi, DanismanÇiltas, A., Atatürk Üniversitesi Fen BilimleriEns-titüsü, Erzurum.

Askar, T.K., Ergün, N., Turunç, V., (2007). Isi SokproteinlerveFizyolojikRolleri, KafkasÜniversitesiVeterinerFakültesiDergisi, 13(1): 109-114.

Baek, S.H., Min, J.N., Park, E.M., Han, M.Y., Lee, Y.S., Lee, Y.J., Park, Y.M., (2000). Ro-le of small heat shock protein Hsp25 in radioresistance and glutathione-redox cycle, Journal of Cellular Physiology, 183(1): 100-107. doi: 10.1002/(SICI)1097-4652(200004)183:1<100::AID-JCP12>3.0.CO;2-F

Benndorf, R., Welsh, M.J., (2004). Shocking de-generation, Natura Genetics, 36: 547-548. doi: 10.1038/ng0604-547

Boone, A.N., Vijayan, M.M., (2002). Constitutive heat shock protein 70 (HSC70) expression in rainbow trout hepatocytes: effect of heat shock and heavy metal exposure, Comparative Biochemistry and Physiology, Part C., 132: 223–233. doi: 10.1016/S1532-0456(02)00066-2

Bowen, L., Werner, I., Johnson, M.L., (2006). Physiological and behavioral effects of zinc and temperature on coho salmon (Oncorhynchuskisutch), Hydrobiologia, 559: 161–168. doi: 10.1007/s10750-005-1095-3

Bruey, J.M., Ducasse, C., Bonniaud, P., Ravagnan, L., Susin, S.A., Diaz-Latoud, C., Gurbuxani, S., Arrigo, A.P., Kroemer, G, Solary, E., Garrido, C., (2000). Hsp27 negatively regulates cell death by interacting with cytochrome c, Nature Cell Biology, 2(9): 645-652. doi: 10.1038/35023595

Clark, S.M., Peck, L.S., (2009). HSP70 heat shock proteins and environmental stress in Antarctic marine organisms: A mini-review, Marine Genomics, 2: 11-18. doi: 10.1016/j.margen. 2009.03.003

Choi, C.K., Jo, P.G., Choi, C.Y., (2008). Cadmium affects the expression of Hsp90 and metallothionein mRNA in the Pacificoyster, Crassostreagigas, Comparative Biochemistry and Physiology Part C., 147: 286-292. doi: 10.1016/j.cbpc.2007.11.002

Cruz-Rodriguez, L. A., Chu, F.- L., (2002). Heat-shock protein (HSP70) response in the eastern oyster, Crassostreavirginica, exposed to PAHs sorbed to suspended artificial clay particles and to suspended field contaminated sediments, Aquatic Toxicology, 60: 157–168. doi: 10.1016/S0166-445X(02)00008-5

Das, P., Gupta, A., Manna, S.K., (2005). Heat shock protein 70 expression in different tissues of Cirrhinusmrigala following heat stres, Aquaculture Research, 36(6): 525-620. doi:10.1111/j.1365-2109.2005.01214.x

Ellis, R.J., (1997). Do molecular chaperones have to be protein?, Biochemical and Biophysical Research Communications, 238: 687-692. doi: 10.1006/bbrc.1997.7339

Elicker, K.S., Hutson, L.D., (2007). Genome-wide analysis and expression profiling of the small heat shock proteins in zebrafish, Gene, 15(1-2): 60-69.doi: 10.1016/j.gene.2007.08.003

Farcy, E., Serpentini, A., Fievet, B., Lebel, J.M., (2007). Identification of cDNAs encoding HSP70 and HSP90 in the abalone Haliotistuberculata: Transcriptional induction in response to thermal stress in hemocyte primary culture, Comparative Biochemistry and Physiology Part B., 146(4): 540-550. doi: 10.1016/j.cbpb.2006.12.006

Feder, M.E., Hofmann, G.E., (1999). Heat-shock proteins, molecular chaperones, and the stress response: evolutionary and ecological physiology, Annual Review of Physiology, 61: 243-282.doi: 10.1146/annurev.physiol.61.1.243

Franck, E., Madsen, O., van Rheede, T., Ricard, G., Huynen, M.A., de Jong, W.W., (2007). Evolutionary diversity of vertebrate small heat shock proteins, Journal of Molecular Evolution, 59(6): 792-805. doi: 10.1007/s00239-004-0013-z

Gao, Q., Song, L., Ni, D., Wu, L., Zhang, H., Chang, Y., (2007). cDNA cloning and mRNA expression of heat shock protein 90 gene in the haemocytes of Zhikong scallop Chlamysfarreri, Comparative Biochemistryand Physiology Part B., 147(4) 704-715. doi:10.1016/j.cbpb.2007.04.010

Gao, Q., Zhao, J., Song, L., Qiu, L., Yu, Y., Zhang, H., Ni D., (2008),. Molecular cloning, characterization and expression of Hsp90 gene in the haemocytes of bay scallop Argopectenirradians, Fish &Shellfish Immunology, 24: 379-385. doi: 10.1016/j.fsi.2007.08.008

Gonzalez-Riopedre, M., Novas, A., Dobano, E., Ramos-Martinez, J.I., Barcia, R., (2007). Effect of thermal stress on protein expression in the mussel Mytilusgalloprovincialis,Comparative Biochemistry and Physiology, Part B., 147:3, 531-540. doi: 10.1016/j.cbpb.2007.03.006

Hallare, A.V., Schirling, M., Luckenbach, T., Köhler, H.R., Triebskorn, R., (2005), Combined effects of temperature and cadmium on developmental parameters and biomarker responses in zebrafish embryos. Journal of Thermal Biology, 30: 7-17. doi: 10.1016/j.jtherbio.2004.06.002

Heikkila, J.J., Schultz, G.A., Iatrou, K., Gedamu, L., (1982). Expression of a set of fish genes following heat or metal ion exposure, Journal of Biological Chemistry, 257(20):12000-12005. PMID: 7118927

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), (2007). Synthesis report. Core writing team: In: Pachuari, R.K., Reisinger, A., (Eds.), Contribution of Work Groups, I, II, and III to the Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, Geneva, Switzerland.

Iwama, G.K., Thomas, P.T., Forsyth, R.B. and Vijayan, M.M., (1998). Heat shock protein expression in fish, Reviews in Fish Biology and Fisheries, 8: 35-56. doi: 10.1242/jeb.00707http://news.nationalgeographic.com/news/2004/12/1206_041206_global_warming.html

Keller, J.M., Escara-Wilke, F., Keller, E,T., (2008), Heat stres-induced heat shock prote-in 70 expression is dependent on ERK activation in zebrafish cells. Comparative Biochemistry and Physiology, 15A: 307-314. doi: 10.1016/j.cbpa.2008.03.021

Kregel, K.C., (2002). Molecular Biology ofThermoregulation Invited Review: Heat shock proteins: modifying factors in physiological stress responses and acquired thermotolerance. Journal of Applied Physiology, 92: 2177-2186. doi: 10.1152/japplphysiol.01267.2001

Lyons, C., Dowling, V., Tedengren, M., Gardestrom, J., Hartl, M.J., O’Brien, N., Van Pelt, F., O’Halloran, J., Sheehan, D., (2003). Variability of heat shock proteins and glutathione S-transferase in gill and digestive gland of blue mussel, Mytilusedulis, Marine Environmental Research, 56(5): 585-597. doi:10.1016/S0141-1136(03)00044-8

Mao, L., Bryantsev, A.L., Chechenova, M.B., Shelden, E.A., (2005). Cloning, characterization, and heat stress-induced redistribution of a protein homologous to human hsp27 in the zebrafishDaniorerio, Experimental Cell Research, 15(1): 230-241. doi: 10.1016/j.yexcr.2005.02.007

Matz, C.J., Treble, R.G., Krone, P.H., (2007). Accumulation and elimination of cadmium in larval stage zebrafish following acute exposure, Ecotoxicology and Environmental Safety, 66: 44–48.doi: 10.1016/j.ecoenv.2005.11.001

Micovic, V., Bulog, A., Natalia Kucic, N., Jakovac, H., Radosevic-Stasic, B., (2009). Metallothioneins and heat shock proteins 70 in marine mussels as sensors of environmental pollution in Northern Adriatic Sea, Environmental Toxicology and Pharmacology, 28(3): 439-447. doi: 10.1016/j.etap.2009.08.005

Ojima, N., (2005). Rainbow trout hspb1 (hsp27): Identification of two mRNA splice variants that show predominant expression in muscle tissues, Comparative Biochemistry and Physiology Part B, 148(3): 277-285. doi: 10.1016/j.cbpb.2007.06.005

Pantzartzi, C.N., Kourtidis, A., Drosopoulou, E., Yiangou, M., Scouras, Z.G., (2009). Isolation and characterization of two cytoplasmic hsp90s from Mytilusgalloprovincialis (Mollusca: Bivalvia) that contain a complex promoter with a p53 binding site, Gene, 431(1-2): 47-54. doi: 10.1016/j.gene.2008.10.028

Parsel, D.A., Linquist, S., (1993). The function of heat-shock proteins in stress tolerance: degradation and reactivation of damaged proteins, Annual Review of Genetics, 27:437–496. doi:10.1146/annurev.ge.27.120193.002253

Pirkkala, L., Nykänen, P., Sistonen, L., (2001). Roles of the heat shock transcription factors in regulation of the heat shock response and beyond, FASEB Journal, 15 (7): 1118-1131. PMID: 11344080

Paul, C., Manero, F., Gonin, S., Kretz-Remy, C., Virot, S., Arrigo, A.P., (2002). Hsp27 as a negative regulator of cytochrome C release, Molecular Cell Biology, 22(3): 816-34. doi:10.1128/MCB.22.3.816-834.2002

Rahman, M.M., Wille, M., Cavalli, R. O., Sorgeloos, P., Clegg J. S., (2004). Induced thermotolerance and stress resistance in larvae of the freshwater prawn, Macrobrachiumrosenbergii (deMan, 1879), Aquaculture, 230(1-4): 569-579. doi:10.1016/j.aquaculture.2003.10.010

Rendell, J.L., Fowler, S., Cockshutt, A., Currie, S., (2006). Development-dependent differences in intracellular localization of stress proteins (hsps) in rainbow trout, Oncorhynchusmykiss, following heat shock, Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics, 1(2): 238-252. doi: 10.1016/j.cbd.2005.12.004

Schulte, P.M., (2007). Responses to environmental stressors in an estuarine fish: Interacting stressors and the impacts of local adaptation, Journal of Thermal Biology, 32(3): 152-161. doi: 10.1016/j.jtherbio.2007.01.012

Sorensen, J.G., Loeschcke, V., (2004). Effects of relative emergence time on heat stress resistance traits, longevity and hsp70 expression level in Drosophila melanogaster, Journal of Thermal Biology, 29(4-5):195-203. doi:10.1016/j.jtherbio.2004.02.004

Tomanek, L., (2005). The Heat-Shock Response: Its Variation, Regulation and Ecological Importance in Intertidal Gastropods (Genus Tegula), Integrative and Comparative Biology, 42(4): 797-807. doi: 10.1093/icb/42.4.797

Werner, I., Clark, S. L., Hinton, D. E., (2003), Biomarkers aid understanding of aquatic organism responses to environmental stressors, California Agriculture, 57(4): 110-115. doi: 10.3733/ca.v057n04p110

Zhang, X.Y., Zhang, M.Z., Zheng, C.J., Liu,J., Hu, H.J., (2009). Identification of two hsp90 genes from the marine crab, Portunustrituberculatus and their specific expression profiles under different environmental conditions, Comparative Biochemistry and Physiology Part C, 4: 465-473. doi: 10.1016/j.cbpc.2009.07.002

Select your language of interest to view the total content in your interested language

Viewing options

Post your comment

Share This Article

Flyer image
journal indexing image
 

Post your comment

captcha   Reload  Can't read the image? click here to refresh