Role of Heat Shock Protein 25 in Oxidative Stress – Induced Apoptosis

Abstract

An adaptive response resulted in a reduced effect of a high challenging dose of a stimuli after a low priming dose of stimuli. Radiation-induced fibrosarcoma (RIF) cells did not show an adaptive response when 1cGy and 4Gy were used as low and high challenging doses, respectively. However, its thermoresistant clone (TR) did. The expression of inducible Hsp70 and Hsp25 was different in these two cell lines and transfection of inducible Hspa or Hspb1 to RIF cells acquired the adaptive response. HSP25 which is a major protein in relation to the adaptive response has been shown to induce resistance to radiation and oxidative stress. A high concentration of H₂O₂ was found to induce apoptosis in L929 mouse fibroblast cells, and HSP25 overexpression attenuated this phenomenon. Increased MnSOD mRNA expression and activity by HSP25 reduced oxidative stress mediated cell death and downregulated ERK1/2, because oxidative stress increased receptor tyrosine kinase dependent ERK activation, which resulted in cell death. Since radiation induced caspase-dependent apoptosis and ROS generation were partially prevented by HSP25 overexpression, questions arise whether radiation-mediated ROS generation contributes to the apoptotic cell death, and also whether HSP25 overexpression can reduce ROS mediated apoptotic cell death. In Jurkat T cells, we demonstrated that ROS generation is a key factor in radiation-induced apoptosis, since the abrogation of ROS generation prevented the caspase dependent apoptosis. In addition, p38 MAP kinase activation by PKCδ activation was involved in the regulation of mitochondrial ROS generation, and HSP25 attenuated this phenomenon by inhibiting PKCδ activation in apoptosis. Here, we show that HSP25 inhibits PKCδ-mediated apoptosis through their direct interactions. For the interaction, PKCδ kinase activity is necessary and after the interaction, HSP25 inhibits PKCδ activity and translocation to the membrane, which results in reduced apoptosis. This novel function of HSP25 would account for its antiapoptotic properties through inhibition of PKCδ activity and enhancement of HSP25 phosphorylation.;적응 응답반응은 저준위 방사선 이후의 고준위 방사선의 손상을 감소시켜주는 효과를 가져온다. RIF ( Radiation-induced fibrosarcoma) 세포는 적응 응답 반응을 보이지 않았다. 그러나 RIF 세포로부터 얻은 열저항성 클론인 TR (thermoresistant clone) 세포는 적응 응답 반응을 나타냈다. 이들 두 세포에서 HSP70으로 알려진 inducible Hspa와 HSP25로 알려진 hspb1의 발현이 달랐으며, RIF 세포에 HSP70과 HSP25를 과발현 시켰을 때 적응 응답 반응이 나타났다. 이러한, 적응 응답반응에 관여하는 주 단백질인 HSP25는 활성산소와 방사선에 대한 저항성을 나타냄을 알 수 있었다. L929 마우스 섬유아세포에서 과산화수소의 고농도는 세포 사멸을 유도하였으며, HSP25에 의한 감소된 산화적 손상은 MnSOD에 의한 ERK1/2의 저해에 의한 것 이라고 제안한다. 또한, 방사선에 의한 caspase에 의존적인 세포사멸과 활성산소의 생성은 HSP25의 과발현에 의해 부분적으로 저해되기 때문에, 방사선에 의한 ROS 생성이 세포사멸에 기여하는지와 HSP25의 과발현이 활성산소에 의한 세포사멸을 감소시킬 수 있는지를 Jurkat T 세포에서 알아보았다. 그 결과 HSP25는 방사선에 의한 활성산소 생성과 cytochrome C 방출, caspase에 의존적인 세포사멸과정의 중요 분자 p38 MAP Kinase의 활성과 그 윗 단계의 분자인 PKCd의 활성을 저해한다는 것을 제안한다. 여기서, HSP25는 PKCd와 직접적인 결합으로 인하여 PKCδ에 의해 유도되는 세포사멸을 저해한다는 것을 보여준다. 상호 결합의 경우, PKCδ Kinase 활성이 필요하고 결합 후에는 HSP25가 PKCδ의 활성과 membrane으로 이동을 저해하며, 그 결과 세포사멸이 감소되게 된다. 이러한 HSP25의 새로운 기능은 PKCδ의 활성 저해와 HSP25의 인산화의 증가에 의해 세포사멸의 저해에 중요한 역할을 할 것이다.