在暴露于高温和某些其他蛋白质毒性刺激(如缺氧、自由基)时，细胞会激活一些细胞保护机制，统称为“热休克反应”。热休克反应(HSR)的主要方面是进化上保守的事件，允许细胞从应激引起的蛋白质损伤中恢复(Liu XD et al. 1997;Voellmy R & Boellmann F 2007;Shamovsky I & Nudler E 2008;Anckar J & Sistonen L 2011)。高铁的主要特征是基因表达模式的显著改变。暴露在比生理温度高3-5度的温度下，会产生一组不同的蛋白质基因。在功能上，这些基因大多数是分子伴侣，确保适当的蛋白质折叠和质量控制，以维持细胞的蛋白质稳定。

同时，热休克诱导的翻译起始因子eif2的磷酸化导致新生多肽合成的关闭，减少了伴侣系统的负担，该系统必须处理数量增加的错误折叠和热变性蛋白(Duncan RF & Hershey JWB 1989;Sarkar A等人2002年;Spriggs KA et al. 2010)。

HS基因表达的诱导主要发生在转录水平，并由热休克转录因子HSF1介导(Sarge KD et al. 1993;Baler R et al. 1993)。人细胞表达HSF蛋白家族的五个成员:HSF1, HSF2, HSF4, HSFX和HSFY。HSF1是热诱导基因表达的主要调控因子(Zuo J et al. 1995;Akerfelt M et al. 2010)。除了与HSF1共同激活外，HSF2还会对特定的发育刺激产生激活，通过与HSF1形成异质三聚体来提供启动子特异性的HS反应微调(Ostling P et al. 2007;Sandqvist A et al. 2009)。HSF4缺乏转录激活域，在HS过程中作为某些基因的抑制因子(Nakai a et al. 1997;Tanabe M et al. 1999;Kim SA et al. 2012)。 Two additional family members HSFX and HSFY, which are located on the X and Y chromosomes respectively, remain to be characterized (Bhowmick BK et al. 2006; Shinka T et al. 2004; Kichine E et al. 2012).

在正常情况下，HSF1以非活性单体的形式存在于细胞质和细胞核中。HSF1的单体状态是由复杂的蛋白-蛋白相互作用网络维持的，包括与HSP90多伴侣复合物的结合，HSP70/HSP40伴侣机制，以及两个保守的疏水重复区域的分子内相互作用。单体HSF1的Ser303和ser307位点被组成性磷酸化(Zou J et al. 1998;Knauf U et al. 1996;Kline MP & Moromoto RI 1997;Guettouche T et al. 2005)。这种磷酸化在保证正常条件下HSF1分子至少一个亚群的细胞质定位中起着重要作用(Wang X et al. 2004)。

暴露在高温和其他蛋白质毒性刺激下，HSF1会从伴随伴侣的抑制复合物中释放出来，其随后的三聚体化是由其与翻译延伸因子eEF1A1的相互作用促进的(Baler R et al. 1993;Shamovsky I et al. 2006;Herbomel G et al . 2013)。三聚化被认为涉及疏水重复序列1-3之间的分子间相互作用，从而形成三重线圈结构。HSF1三聚体的额外稳定性是由DNA结合域中Cys残基之间分子间S-S键的形成提供的(Lu M等，2008)。三聚体HSF1主要定位于细胞核中，它结合了hsp基因启动子中的特定序列(Sarge KD et al. 1993;Wang Y和Morgan WD 1994)。HSF1结合序列(HSE，热激元件)包含一系列头-尾方向的反向重复nGAAn，其高亲和力结合至少需要三个元件。HSF1三聚体与启动子的结合不足以诱导基因的转录(Cotto J et al. 1996)。为了做到这一点，HSF1需要在特定的Ser残基上进行诱导性磷酸化，如Ser230、Ser326。 This phosphorylated form of HSF1 trimer is capable of increasing the promoter initiation rate. HSF1 bound to DNA promotes recruiting components of the transcription mediator complex and relieving promoter-proximal pause of RNA polymerase II through its interaction with TFIIH transcription factor (Yuan CX & Gurley WB 2000).

HSF1的激活在多个水平上受到精确而紧密的调控(Zuo J et al. 1995;库托J等人，1996)。这允许快速和强大的HS反应激活，以最大限度地减少应激的蛋白质毒性影响。确切的HSF1诱导基因可能是细胞类型特异性的。而且，不同病理生理状态的细胞会表现出不同但重叠的HS诱导基因图谱。