Шановні колеги, я вітаю Вас!
З Новим Роком!
І вже в Новому Році науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» нашого Інституту продовжує свою діяльність.
Отже, 14-го січня (вівторок) 2020 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь аспіранта, провідного інженеру відділу молекулярної біології Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України Хіти-Рябовол Олени Олександрівни «Механізми регуляції експресії генів мітохондріЙНИХ протеїнів у клітинах гліоми за умов пригнічення IRE1». Мова йде за апробацію кандидатської дисертації. Як завжди, до інформаційного листа додаю авторські тези доповіді.
Запрошую Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
З повагою, щиро Ваш – С.Костерін.
Механізми регуляції експресії генів мітохондріальних протеїнів у клітинах гліоми за умов пригнічення IRE1
Хіта Олена Олександрівна, аспірант, провідний інженер
відділу молекулярної біології
Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
Актуальність. Вивчення біохімічних та молекулярних механізмів регуляції патологічних станів організму на рівні експресії генів є надзвичайно важливим напрямком сьогодення. Онкопатологія посідає друге місце за рівнем захворюваності і смертності в світі, причому ці показники постійно зростають, а ефективного лікування практично немає. Найбільш злоякісними пухлинами є гліоми - пухлини головного мозку із високоагресивною поведінкою, що важко піддаються терапії та характеризуються короткою тривалістю виживання пацієнтів. Краще розуміння молекулярних механізмів, що лежать в основі патогенезу цих пухлин є вкрай необхідним для покращення існуючих та створення нових перспективних стратегій протипухлинної терапії.
Виживання та проліферація пухлинних клітин залежить від інтегральної взаємодії внутрішньоклітинних сигнальних каскадів, репрограмування енергетичного метаболізму і функції мітохондрій, а також взаємодії з мікрооточенням. Більше того, клітини пухлин перебувають під постійним впливом стресових чинників (гіпоксія або дефіцит поживних речовин), що призводить до порушення протеостазу. Ендоплазматичний ретикулум (ЕР) є спеціалізованим компартментом, що контролює біогенез протеїнів та є особливо чутливим до змін клітинного гомеостазу. Накопичення незгорнутих або неправильно згорнутих протеїнів у люмені ЕР призводить до активації систем стресу ендоплазматичного ретикулума та запуску адаптивних внутрішньоклітинних реакцій, відомих під назвою «відповідь на неправильно згорнуті протеїни» (unfolded protein response, UPR).
Хронічна активація шляхів стресу ЕР є облігатним фактором виживання пухлинних клітин, а пригнічення ензиму IRE1 (ензим, залежний від інозитолу 1), що запускає основний сигнальний шлях стресу ЕР, призводить до зниження проліферації клітин гліоми.
Мітохондрії виступають центральною ланкою багатьох метаболічних та сигнальних шляхів, що зазнають ремоделювання у пухлинах та є вирішальними для виживання або загибелі клітини. Численні гени, що кодують мітохондріальні протеїни є цільовими мішенями для IRE1-опосередкованого транскрипційного репрограмування, що вказує на участь мітохондрій у відповіді на стрес ЕР. У зв’язку з цим, актуальною проблемою сьогодення є вивчення ролі сигнального ензиму IRE1 у регулюванні експресії генів, що кодують протеїни мітохондрій і забезпечують протікання основних функцій цих органел, у клітинах гліоми.
Метою роботи було вивчення експресії ядерних генів функціонально різних мітохондріальних протеїнів у клітинах гліоми лінії U87 за умови пригнічення функції сенсорно-сигнального ензиму IRE1 в залежності від гіпоксії та дефіциту глутаміну і глюкози.
Вперше було встановлено гено-специфічний характер залежності експресії досліджених ядерних генів ME2, MDH2, GOT2, IDH2, SHDB, SDHD, POLG, MTIF2, TSFM, ENDOG, NR3C1, NNT, FAM162A, LONP1, AIFM1, TRADD та ATG7 протеїнів мітохондрій у клітинах гліоми від функціонування IRE1, який опосередковує основний шлях стресу ендоплазматичного ретикулума, що свідчить про можливий вклад цих генів у анти-проліферативний ефект, обумовлений пригніченням IRE1. Виявлено, що стрес-залежна регуляція цих генів може опосередковуватись як протеїнкіназною, так і ендорибонуклеазною активностями IRE1. Показано, що пригнічення функціональної активності IRE1 модифікує чутливість експресії більшості досліджених генів до умов гіпоксії, дефіциту глюкози або глутаміну.
Таким чином, вперше продемонстровано диференційний характер змін експресії ядерних генів, які кодують локалізовані у мітохондріях фактори та ензими, у клітинах гліоми лінії U87 з пригніченою активністю IRE1, що переконливо свідчить про IRE1-залежне функціональне репрограмування мітохондрій та вказує на можливу участь цих генів у пригніченні проліферації пухлинних клітин, опосередкованому активністю IRE1.