Kälteschockproteine

Kälteschockproteine sind multifunktionale RNA/DNA-bindende Proteine, die durch das Vorhandensein einer oder mehrerer Kälteschockdomänen gekennzeichnet sind. Kälteschockproteine sind Bestandteile von Ribonukleoproteinkomplexen. Beim Menschen werden die am besten charakterisierten Mitglieder dieser Familie als Y-Box-bindende Proteine bezeichnet.

Das prototypische Mitglied ist das Y-Box-Bindungsprotein-1 (YB-1), auch bekannt als DNA-Bindungsprotein B (DbpB), das durch das Gen YBX1 kodiert wird. Es gibt zwei weitere Familienmitglieder, das DNA-Bindungsprotein A (DbpA) und C (DbpC), die von den Genen YBX3 bzw. YBX2 kodiert werden. Während die Expression von Ybx2 auf die Keimzellen beschränkt ist , werden Ybx1 und Ybx3 während der Entwicklung ubiquitär exprimiert. Nach der Geburt wird die Expression von Ybx3 (DbpA) jedoch in den meisten Geweben herunterreguliert, mit Ausnahme von Herz, Skelettmuskel, Blutgefäßen und Hoden. Ein weiteres, für die Entwicklung wichtiges Kaltschockprotein, das beim Menschen exprimiert wird, ist Lin28, das zuerst als Entwicklungsfaktor in C. elegans charakterisiert wurde.  Auch CARHSP1 gehört zu den menschlichen Kälteschockproteinen. CARHSP1 steht für: kalziumreguliertes, hitzestabiles Protein 1 und ist ein 24 kDa großes Protein. Das letzte Mitglied dieser Familie wird als Upstream of N-RAS (UNR) bezeichnet.

Kälteschockproteine gehören zu den evolutionär am besten konservierten Proteinen. Ihr charakteristisches Merkmal ist das Vorhandensein einer oder mehrerer Kälteschockdomänen (CSD), die nukleinsäurebindende Eigenschaften besitzen. Dies verleiht diesen Proteinen pleiotrope Funktionen, wie die Regulierung von Transkription, Translation und Spleißen. Einzelne Mitglieder der Familie der Kälteschockproteine werden ständig exprimiert. Andere werden nicht bei Kältestress, sondern bei anderen Umwelteinflüssen vermehrt gebildet. Die biologischen Aktivitäten reichen von der Regulierung der Transkription, des Spleißens und der Translation bis hin zur Steuerung des Inhalts exosomaler RNA. .

Kälteschockproteine wurden zunächst in Bakterien identifiziert, bei denen ein plötzlicher Temperaturabfall (von 37 °C auf 10 °C) innerhalb von Minuten einen 200-fachen Anstieg der Expression des Kälteschockproteins A (CspA) bewirkte, der unabhängig von der Transkriptionsaktivität war. Diese schnelle Induzierbarkeit ist bei verschiedenen Spezies gleich. Inzwischen wurden RNase R und CspA als die Hauptakteure identifiziert. RNase R scheint für den Abbau fehlgefalteter RNAs verantwortlich zu sein, während CspA doppelsträngige RNAs angeht, um die Translation zu ermöglichen.

1. Lindquist JA et al. (2018) Cold shock proteins: from cellular mechanisms to pathophysiology and disease. Cell Commun Signal 16:63.
2. Mirabile G et al. (2022) New Insights into Cold Shock Proteins Effects in Human Cancer: Correlation with Susceptibility, Prognosis and Therapeutical Perspectives. Curr Med Chem 29: 5965-5978.