特别值得一提的是，有一类分子伴侣属于热休克蛋白 (HSP）。这种蛋白是1962年Ritossa在研究果蝇唾腺染色体时首先发现的。果蝇一般在25℃正常生长，当外界温度升至30～40℃时，果蝇体内产生较多的HSP。后来又在酵母、玉米、大豆、大肠杆菌等中发现。当外界温度高出正常生长温度10～15℃，HSP大量诱生。近年来的研究表明在正常生长条件下，这类HSP仍少量存在。以前认为HSP功能是机体为应付不良环境产生对热变性蛋白的修复，进一步研究才知正常生理条件下，HSP对蛋白跨膜运输，结构折叠也有重要作用。上面提及的HSP70、HSP60、GroEL都属于HSP 。
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