Khóa luận tốt nghiệp Y tế: Phạm thị thanh loan tổng quan về protein sốc

Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ năm 2018 về protein sốc nhiệt HSP, tổng quan đặc điểm sinh học và tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực y dược hiện đại.

• Tác giả: Phạm Thị Thanh Loan
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Rư
• Trường học: Trường Đại Học Dược Hà Nội
• Chuyên ngành: Dược sĩ
• Đề tài: Phạm Thị Thanh Loan Tổng Quan Về Protein Sốc Nhiệt HSP Và Ứng Dụng Trong Y Dược Khóa Luận Tốt Nghiệp Dược Sĩ Hà Nội 2018
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Protein Sốc Nhiệt HSP

Protein sốc nhiệt (Heat Shock Protein - HSP) là một nhóm protein quan trọng được các tế bào sinh ra trong điều kiện stress để bảo vệ chính nó. Nghiên cứu của Phạm Thị Thanh Loan trong khóa luận tốt nghiệp dược sĩ tại Trường Đại Học Dược Hà Nội đã cung cấp những kiến thức sâu rộng về tổng quan HSP. Protein sốc nhiệt được khám phá từ những năm 1930 và đã trở thành chủ đề nghiên cứu hàng đầu của cộng đồng khoa học quốc tế. Chúng có khả năng đáp ứng với các loại stress khác nhau như nhiệt độ cao, lạnh, thiếu glucose, và thiếu oxy. Khóa luận của Phạm Thị Thanh Loan nhấn mạnh rằng HSP không chỉ bảo vệ tế bào mà còn có những ứng dụng lâm sàng đáng kể trong y dược hiện đại.

1.1. Định Nghĩa và Lịch Sử Phát Hiện HSP

Protein sốc nhiệt là những protein không xuất hiện trong điều kiện bình thường mà chỉ được tế bào tổng hợp khi chịu tác động của các yếu tố stress. Khóa luận tốt nghiệp của Phạm Thị Thanh Loan trình bày chi tiết lịch sử phát hiện HSP bắt đầu từ thập niên 1930. Ban đầu, các nhà khoa học cho rằng protein này chỉ có chức năng bảo vệ tế bào. Tuy nhiên, những khám phá sau này đã chỉ ra rằng HSP còn giúp tế bào hiển thị những kháng nguyên của hệ thống miễn dịch, mở ra các khả năng ứng dụng mới trong lĩnh vực y dược.

1.2. Phân Loại và Cấu Trúc của HSP

Protein sốc nhiệt được chia thành nhiều lớp khác nhau dựa trên kích thước và chức năng của chúng. Các lớp chính bao gồm HSP70, HSP90, HSP60 và những protein sốc nhiệt nhỏ (sHSP). Mỗi loại HSP có cấu trúc miền riêng biệt với những chức năng liên quan đến đáp ứng miễn dịch khác nhau. Khóa luận của Phạm Thị Thanh Loan cung cấp sơ đồ cấu trúc chi tiết của HSP70 và HSP90, giúp người đọc hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của các protein này.

II. Vai Trò và Chức Năng của HSP Trong Cơ Thể

Protein sốc nhiệt có những vai trò đa dạng và quan trọng trong duy trì sự sống của các tế bào. Khóa luận về HSP của Phạm Thị Thanh Loan tại Trường Đại Học Dược Hà Nội thảo luận chi tiết các chức năng chính của protein sốc nhiệt. Vai trò quan trọng nhất là hoạt động như những chaperon phân tử, giúp các protein khác gấp lại đúng hình dáng sau khi bị tổn thương bởi nhiệt hoặc các yếu tố stress khác. Ngoài ra, HSP còn kích hoạt các phản ứng miễn dịch mạnh mẽ và có vai trò bảo vệ hệ tim mạch. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng HSP có khả năng giúp điều trị các bệnh tim mạch và các tình trạng sức khỏe khác.

2.1. HSP Hoạt Động Như Chaperon Phân Tử

Protein sốc nhiệt hoạt động như những chaperon phân tử bằng cách giúp các protein khác duy trì hoặc khôi phục cấu trúc ba chiều của chúng. Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ của Phạm Thị Thanh Loan mô tả chi tiết cơ chế này thông qua các chu trình phản ứng của HSP70 và HSP90. Khi các protein bị tổn thương do stress nhiệt, HSP sẽ liên kết với chúng, giúp chúng gấp lại đúng cách hoặc phân hủy nếu không thể cứu chữa. Vai trò chaperon này là cơ bản để tế bào có thể sống sót và phục hồi sau các tình huống stress.

2.2. HSP Kích Hoạt Đáp Ứng Miễn Dịch

Một khám phá quan trọng trong khóa luận HSP của Phạm Thị Thanh Loan là HSP có khả năng kích hoạt mạnh mẽ các phản ứng miễn dịch của cơ thể. Protein sốc nhiệt được coi là những kháng nguyên tự do có khả năng kích thích các tế bào T độc tính (CTL) và các tế bào miễn dịch khác. Tính chất này làm cho HSP trở thành những ứng cử viên tiềm năng trong các phương pháp điều trị ung thư dựa trên kích thích hệ thống miễn dịch để chống lại các tế bào ung thư.

III. Cochaperon và Ứng Dụng Trong Điều Trị Ung Thư

Cochaperon là những protein đồng công tác với HSP để tăng cường hiệu quả của các chaperon phân tử. Khóa luận của Phạm Thị Thanh Loan tập trung vào mối quan hệ giữa cochaperon và khả năng điều trị ung thư. Các protein miền Bag và protein miền TPR là những loại cochaperon quan trọng nhất được nghiên cứu. HSP70 cochaperon có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư, trong khi HSP90 cochaperon liên quan đến sự sống sót và phát triển của các tế bào ung thư. Khóa luận tốt nghiệp này cung cấp những hiểu biết chi tiết về cơ chế hoạt động của các cochaperon và cách chúng có thể được khai thác trong phát triển các phương pháp điều trị ung thư mới.

3.1. Đại Cương Về Cochaperon

Cochaperon là những protein bổ trợ giúp HSP phát huy tối đa chức năng của chúng. Trong khóa luận về HSP của Phạm Thị Thanh Loan, các loại cochaperon chính được phân loại gồm protein miền Bag, protein miền TPR và những loại khác. Cochaperon hoạt động bằng cách tăng tốc độ trao đổi nucleotide, tăng sự liên kết giữa HSP và cơ chất. Những protein này đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh chính xác hoạt động của các chaperon phân tử.

3.2. HSP90 Cochaperon Và Ung Thư

HSP90 cochaperon đặc biệt quan trọng trong bệnh ung thư vì HSP90 được liên kết với sự sống sót của các tế bào ung thư. Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ của Phạm Thị Thanh Loan cho thấy rằng HSP90 tương tác với nhiều oncoprotein - những protein có liên quan đến sự phát triển của ung thư. Bằng cách ức chế HSP90 cochaperon, có thể ngăn chặn sự sống sót của các tế bào ung thư. Các nghiên cứu lâm sàng đang tiến hành để phát triển các loại thuốc ức chế HSP90 như 17-AAG để điều trị ung thư.

IV. Kết Luận Và Ứng Dụng Lâm Sàng Của HSP

Khóa luận tốt nghiệp dược sĩ của Phạm Thị Thanh Loan tại Trường Đại Học Dược Hà Nộicông bố những kết luận quan trọng về protein sốc nhiệt và tiềm năng ứng dụng của chúng trong y dược. HSP đã được chứng minh có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y học hiện đại. Ngoài việc giúp bảo vệ tế bào khỏi stress, HSP có thể được sử dụng như những kháng nguyên để kích thích hệ thống miễn dịch chống lại ung thư. Các cochaperon và chaperon phân tử có thể được khai thác để phát triển những liệu pháp điều trị mới. Khóa luận này mở ra những hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học và các chuyên gia y dược trong việc phát triển những phương pháp điều trị bệnh hiệu quả hơn.

4.1. Những Phát Hiện Chính Của Khóa Luận

Khóa luận về tổng quan HSP của Phạm Thị Thanh Loan đã xác định những phát hiện chính về protein sốc nhiệt và vai trò của chúng. HSP không chỉ là các protein bảo vệ mà còn là những kích hoạt miễn dịch mạnh mẽ. Cochaperon đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của HSP và có tiềm năng lớn trong điều trị ung thư. Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các chiến lược chữa bệnh dựa trên HSP với mục tiêu nâng cao hiệu quả điều trị.

4.2. Hướng Phát Triển Tương Lai

Dựa trên kết quả của khóa luận tốt nghiệp, những hướng phát triển tương lai cần tập trung vào việc nghiên cứu sâu hơn các cochaperon và cơ chế của chúng. Cần phát triển các loại thuốc ức chế HSP90 có hiệu quả cao và độ độc tính thấp. Các thử nghiệm lâm sàng cần được tiến hành để đánh giá hiệu quả của các liệu pháp dựa trên HSP trong điều trị ung thư. Tóm lại, HSP là một lĩnh vực nghiên cứu tiềm năng lớn cho tương lai y dược.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PROTEIN VÀ PROTEOMICS [1] 1. Tổng quan về protein 1. Cấu trúc Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân (polymer) mà các đơn phân (monomer) là acid amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết peptid (gọi là chuỗi polypeptid).

Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein. Acid amin được cấu tạo bởi ba thành phần: một là nhóm amin (-NH2), hai là nhóm cacboxyl (-COOH) và cuối cùng là nguyên tử cacbon trung tâm đính với 1 nguyên tử hydro và nhóm biến đổi R quyết định tính chất của acid amin. Người ta đã phát hiện ra có hơn 20 loại acid amin trong thành phần của tất cả các loại protein khác nhau trong cơ thể sống Trong không gian, protein có 4 bậc cấu trúc: Bậc I, Bậc II, Bậc III, Bậc IV.1: Bốn bậc cấu trúc của protein [1] 3 Bậc I: Là trình tự sắp xếp các acid amin trong chuỗi polypeptid. Đầu mạch polypeptid là nhóm amin của acid amin thứ nhất và cuối mạch là nhóm cacboxyl của acid amin cuối cùng.

Cấu trúc bậc một của protein thực chất là trình tự sắp xếp của các acid amin trên chuỗi polypeptid. Cấu trúc bậc một của protein có vai trò tối quan trọng vì trình tự các acid amin trên chuỗi polypeptid sẽ thể hiện tương tác giữa các phần trong chuỗi polypeptid, từ đó tạo nên hình dạng lập thể của protein và do đó quyết định tính chất cũng như vai trò của protein. Sự sai lệch trong trình tự sắp xếp của các acid amin có thể dẫn đến sự biến đổi cấu trúc và tính chất của protein. Bậc II: Là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptid trong không gian.

Chuỗi polypeptid thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc bao gồm xoắn α và nếp gấp β được cố định bởi các liên kết hydro giữa những acid amin ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, collagen. (có trong lông, tóc, móng, sừng) gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein hình cầu có nhiều nếp gấp β hơn. Bậc III: Do cấu trúc bậc II uốn khúc lại, đặc trưng cho từng loại protein.

Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptid. Chẳng hạn nhóm -R của cystein có khả năng tạo cầu disulfur (-S-S-), nhóm -R của prolin cản trở việc hình thành xoắn, từ đó vị trí của chúng sẽ xác định điểm gấp, hay những nhóm -R ưa nước thì nằm phía ngoài phân tử, còn các nhóm kị nước thì chui vào bên trong phân tử.

Các liên kết yếu hơn như liên kết hydro hay điện hóa trị có ở giữa các nhóm -R có điện tích trái dấu. Bậc IV: Do nhiều chuỗi polypeptid phối hợp với nhau tạo. Các chuỗi polypeptid liên kết với nhau nhờ các liên kết yếu như liên kết hydro. Ví dụ về cấu trúc bậc IV: Hemoglobin (Huyết sắc tố) gồm 4 tiểu phần protein: hai tiểu phần α và hai tiểu phần β.

Nếu 4 tiểu phần tách rời nhau thì mỗi tiểu phần không thể vận chuyển được một phân tử O2. Khi kết hợp lại thành trạng thái tetramer tạo thành một khối không gian đặc thù gần như hình tứ diện thì mới có khả năng kết hợp và vận chuyển khí oxy. Một phân tử hemoglobin vận chuyển được 4 phân tử oxy. Chức năng Bảng 1.1: Chức năng của protein [1] Loại Chức năng Ví dụ về các loại protein protein Protein Cấu trúc, nâng đỡ Collagen và Elastin tạo nên cấu trúc sợi rất bền của cấu trúc mô liên kết, dây chằng, gân.

Keratin tạo nên cấu trúc chắc của da, lông, móng. Protein tơ nhện, tơ tằm tạo nên độ bền vững của tơ nhện, vỏ kén Protein Xúc tác sinh học: Các enzym thủy phân trong dạ dày phân giải thức ăn, enzym tăng nhanh, chọn enzym amylase trong nước bọt phân giải tinh bột lọc các phản ứng chín, enzym pepsin phân giải protein, enzym lipase sinh hóa phân giải lipid Protein Điều hòa các hoạt Hormon insulin và glucagon do tế bào đảo tụy thuộc hormon động sinh lý tuyến tụy tiết ra có tác dụng điều hòa hàm lượng đường glucose trong máu động vật có xương sống Protein Vận chuyển các Huyết sắc tố hemoglobin có chứa trong hồng cầu vận chuyển chất động vật có xương sống có vai trò vận chuyển Oxy từ phổi theo máu đi nuôi các tế bào Protein Tham gia vào Actinin, myosin có vai trò vận động cơ. Tubulin có vận động chức năng vận vai trò vận động lông, roi của các sinh vật đơn bào động của tế bào và cơ thể Protein Cảm nhận, đáp Thụ quan màng của tế bào thần kinh khác tiết ra (chất thụ quan ứng các kích thích trung gian thần kinh) và truyền tín hiệu của môi trường Protein Dự trữ chất dinh Albumin lòng trắng trứng là nguồn cung cấp acid dự trữ dưỡng amin cho phôi phát triển. Casein trong sữa mẹ là nguồn cung cấp acid amin cho con.

Trong hạt cây có chứa nguồn protein dự trữ cần cho hạt nảy mầm. Tổng quan về Proteomics (Proteome) Từ "proteome" được cấu thành từ "protein" và "genome". Proteome của cơ thể sinh vật là tập hợp của tất cả các loại protein được sản xuất trong suốt cuộc đời chúng, cũng giống như khái niệm "genome" để chỉ tập hợp của các loại gen. Thời kỳ “proteome” bắt đầu từ năm 1994 bởi Mark Wilkins và cộng sự ở Macqarie University tại Sydney, Australia, và nó bao hàm tất cả những protein trong tế bào, mô, hay cơ quan.

Proteomics là môn khoa học rộng lớn nghiên cứu protein sản phẩm của gen, không chỉ bao gồm tất cả các protein của một tế bào nào đó, mà còn là tập hợp của tất cả các dạng, những protein đã được cải biến, những tương tác giữa chúng, cấu trúc không gian và cả những phức hệ cao hơn của protein. Nghiên cứu proteomics thường được coi như là bước tiếp theo trong quá trình nghiên cứu hệ thống sinh học. Việc giải mã hoàn chỉnh hệ gen người là một bước tiến lớn của nền khoa học nhưng đồng thời cũng đặt ra một thực tế là thông tin di truyền của bộ gen người cho biết không đầy đủ chức năng của nó. Ở mức độ phiên mã, mặc dù đã đạt được những thành tựu đáng kể trong nghiên cứu mức độ biểu hiện, nhưng vẫn còn nhiều hạn chế, nhiều vấn đề không thể giải quyết được như: sau dịch mã, đa số các protein bị biến đổi hóa học bởi các quá trình cải biến, các tương tác protein-protein, các phản ứng với gốc cacbohydrat, gốc photphat.

Những biến đổi này đóng vai trò chủ yếu trong việc kích hoạt chức năng của protein. Kết quả là từ một gen ban đầu có thể tìm thấy sự đa dạng về biểu hiện, cấu trúc, và chức năng dưới nhiều loại protein khác nhau. Có nhiều nghiên cứu cho thấy, ở người có 25.000 gen đã được nhận diện nhưng có khoảng lớn hơn 500.000 protein được tạo ra từ các gen đó. Điều này làm tăng thêm phần khó khăn với những thay đổi do sự tác động cơ học, sự cải biến của các protein (các quá trình glycosyl hóa, phosphory hóa) và sự biến tính của protein.

Như vậy, mức độ biểu hiện gen không phản ánh đúng về số lượng protein có hoạt tính trong tế bào.2: Sự khác nhau giữa protein và proteomics [1] Các nhà khoa học trên thế giới rất quan tâm đến proteomics bởi vì nó mang lại những hiểu biết về thế giới sinh học nhiều hơn so với những hiểu biết về cấu trúc cơ thể cũng như là hệ gen. Từ khi protein đóng vai trò trung tâm trong cơ thể sống thì proteomics chính là công cụ hữu hiệu trong việc khám phá ra các chỉ thị sinh học, nhằm nhận diện các loại bệnh khác nhau. Cơ thể con người thậm chí có thể có đến trên 2 triệu loại protein, mỗi loại đóng một vai trò khác nhau. Tính chất không đồng nhất giữa các loại protein đã cho thấy sự đa dạng của protein không thể giải thích và mô tả hoàn toàn thông qua quá trình phân tích hệ gen.

Do đó proteomics được sử dụng hữu hiệu hơn trong việc nghiên cứu tế bào và các loại ô. Ngành khoa học Genomics nghiên cứu hệ thống gen của sinh vật và của con người đã phát triển thêm ngành genom - dược học (pharmacogenomics), ngành khoa học này nghiên cứu mối liên quan giữa bộ gen (genom) với sự phát minh ra các loại thuốc mới căn cứ trên cơ sở gen; tức là chữa bệnh bằng gen nên đã đáp ứng được hiệu quả tốt trong điều trị. Riêng ngành khoa học Proteomics nghiên cứu hệ thống protein của sinh vật và của con người với 4 mục đích chính là: tìm nguyên nhân nhiều bệnh còn chưa rõ căn nguyên, giúp chẩn đoán sớm nhiều bệnh, góp phần tối ưu trong việc điều trị nhiều bệnh có hiệu quả, chế tạo được thuốc theo cơ chế phân tử. Trên thực tế, một trong những nội dung ưu tiên của ngành khoa học Proteomics nghiên cứu hệ thống protein của sinh vật và của con người là tìm hiểu và điều trị bệnh ung thư mà hiện nay còn là vấn đề chưa được giải quyết một cách cơ bản HSP (Heat shock protein) là một nhánh của Proteomics.

Đặc điểm và ứng dụng của chúng sẽ được tổng hợp và bàn luận trong phần Tổng quan dưới đây. 7 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU CHUNG VỀ HSP 2. Định nghĩa về HSP Protein sốc nhiệt (HSP) là một họ các protein được sản xuất bởi các tế bào để đáp ứng với những điều kiện căng thẳng (stress). Chúng được mô tả lần đầu tiên trong mối quan hệ với cú sốc nhiệt [83] nhưng hiện cũng được thể hiện trong các cú sốc khác bao gồm tiếp xúc với lạnh [59], tia UV [12], và trong quá trình chữa lành vết thương hoặc thay mô [51].

Nhiều thành viên của nhóm này thực hiện chức năng chaperon bằng cách ổn định các protein mới để đảm bảo sự cuộn gấp chính xác hoặc bằng cách giúp tái tạo protein đã bị hư hỏng do tế bào bị stress [20]. Sự tăng biểu hiện này được điều hòa ở cấp độ phiên mã. Sự gia tăng đột ngột các protein sốc nhiệt là một phần quan trọng của phản ứng sốc nhiệt và được gây ra chủ yếu bởi yếu tố sốc nhiệt - heat shock factor (HSF) [116]. HSP được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật sống, từ vi khuẩn cho đến con người.

Protein sốc nhiệt được đặt tên theo khối lượng phân tử của chúng.