Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою роботу. 18-го червня (вівторок) 2024 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь Дар’ї Красницької - аспірантки відділу молекулярної біології нашого Інституту. Тема доповіді: “Експресія генів родини гомеобокс у клітинах гліоми за умов гіпоксії та пригнічення IRE1”. Мова йде за апробацію дисертації на здобуття наукового ступеня доктора філософії. Науковий керівник – член.-кор. НАН України професор О.Г.Мінченко. Традиційно до цього інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді.
При цьому повідомляємо, що прийняти участь у роботі семінару можна буде й у дистанційному форматі відповідно до наступної адреси:
https://meet.google.com/qug-wzfg-afi
Головувати на семінарському засіданні буде професор М.М.Великий.
Запрошуємо Вас до участі у роботі нашого семінару.
З повагою - С.О.Костерін
6 червня 2024 р.
АВТОРСЬКІ ТЕЗИ
“Експресія генів родини гомеобокс у клітинах гліоми за умов гіпоксії та пригнічення IRE1”
Доповідач: Дар’я Красницька, аспірантка відділу молекулярної біології Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
e-mail:
Актуальність. Вивчення біохімічних та молекулярних механізмів регуляції різних патологічних станів організму на рівні експресії генів є надзвичайно важливим напрямком сьогодення, оскільки розкриває молекулярні основи розвитку патологічних процесів та їх ускладнень і сприяє розробці нових підходів до лікування і профілактики різноманітних захворювань, включаючи онкологічні. Онкопатології посідають друге місце за рівнем захворюваності і смертності в світі, причому ці показники постійно зростають, а ефективного лікування практично немає. Найбільш злоякісними пухлинами є гліобластоми. Стрес ендоплазматичного ретикулума та гіпоксія є надзвичайно важливими факторами інтенсивного росту злоякісних пухлин шляхом перепрограмування геному та розвитку полірезистентності пухлинних клітин. На сьогоднішній день пригнічення сенсорно-сигнального протеїну IRE1 розглядаються як потенційні протипухлинні препарати, а молекулярні механізми, за якими IRE1 здійснює транскрипційний контроль над процесами проліферації клітин гліобластоми є в центрі уваги.
Мета роботи: дослідити вплив гіпоксії та дефіциту глутаміну і глюкози на експресію генів транскрипційних факторів родини Homeobox у клітинах гліобластоми U87MG в залежності від функціональної активності IRE1, а також роль протеїнкінази і ендорибонуклеази цього сигнального протеїну в опосередкованій стресом ендоплазматичного ретикулума регуляції експресії цих генів та їх можливий вклад у анти-проліферативний ефект, обумовлений пригніченням IRE1. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати наступні завдання:
1. Дослідити вплив пригнічення IRE1 у клітинах гліобластоми на рівень експресії генів транскрипційних факторів родини Homeobox.
2. Вивчити рівень експресії генів транскрипційних факторів родини Homeobox у клітинах гліобластоми за умов гіпоксії в залежності від пригнічення сигнального протеїну IRE1.
3. Дослідити вплив дефіциту глутаміну на експресію генів родини Homeobox у клітинах гліобластоми в залежності від пригнічення сигнального протеїну IRE1.
4. Вивчити вплив пригнічення IRE1 на експресію генів родини Homeobox у клітинах гліобластоми за умов дефіциту глюкози.
5. Провести біоінформаційний аналіз промоторних ділянок генів родини Homeobox на сайти зв’язування HIF і XBP1s та 3’-нетранслюємих ділянок мРНК цих транскрипційних факторів на наявність сайтів зв’язування мікроРНК. Дослідити вплив пригнічення IRE1 на експресію мікроРНК.
Методи дослідження. У роботі були використані сучасні методи біохімії та молекулярної біології: виділення РНК і зворотної їх транскрипції, ПЛР, експресії мікроРНК, гель-електрофорезу, вестерн аналізу, культивування клітин і статистичної обробки результатів.
Основні результати.
1. Проведеними дослідженнями встановлено, що гіпоксія збільшує рівень протеїну HIF1A у клітинах гліобластоми як із нативним, так і з пригніченим IRE1/ERN1, але по-різному змінює експресію гомеобокс генів, причому ефект гіпоксії здебільшого залежав від IRE1.
2. Блокада обох ензиматичних активностей сигнального протеїну IRE1 і лише його ендорибонуклеази по-різному впливала на експресію мРНК PRRX1, PBX3, PBXIP1 та PAX6 у клітинах гліоми різними молекулярними механізмами.
3. Виявлено, що зниження рівня експресії генів TGIF1 та ZEB2 за умов пригнічення IRE1 опосередковано ендорибонуклеазою цього сигнального протеїну, а генів PBX3 і PRRX1 – його протеїнкіназною активністю.
4. Методами біоінформатики виявлені сайти зв’язування HIF та XBP1s у промоторних ділянках генів транскрипційних факторів родини гомеобокс, які опосередковують сигнальні шляхи IRE1, а також показано і перекривання цих сайтів, що розкриває деякі механізми контролю гіпоксичної регуляції стресом ендоплазматичного ретикулума.
5. Встановлено, що експресія більшості досліджених генів транскрипційних факторів родини гомеобокс є гено-специфічно чутливою до дефіциту глюкози та глутаміну і залежить від активності сигнального протеїну IRE1.
Висновок. Встановлено, що пригнічення IRE1 по-різному змінює експресію гомеобокс генів, причому різними молекулярними механізмами і що протеїнкіназна активність ERN1 є важливим регулятором експресії генів. Гіпоксія, а також дефіцит глюкози та глутаміну впливають на рівень експресії цих генів гено-специфічно і нокдаун IRE1 переважно модифікує ефекти гіпоксії та дефіциту цих поживних речовин. Отримані нами результати розкривають молекулярні механізми перепрограмування клітин гліобластоми шляхом змін в експресії транскрипційних факторів родини гомеобокс та їх можливий вклад у анти-проліферативний ефект, обумовлений пригніченням IRE1.
Список публікацій здобувачки за темою дисертації
- Krasnytska D.A., Khita OO, Viletska YM Minchenko DO, Halkin OV, Rudnytska OV, Hoian SL, Minchenko OH. ERN1 knockdown modifies the hypoxic regulation of homeobox gene expression in U87MG glioblastoma cells. Endocr Reg, 2024, 58(1): 47-56. doi:10.2478/enr-2024-0006. Scopus і PubMed
- Krasnytska D.A., Viletska Y.M., Minchenko D.O., Khita O.O., Tsymbal D.O., Cherednychenko A.A., Kozynkevych H.E., Oksiom N.S., Minchenko O.H. ERN1 dependent impact of glucose and glutamine deprivations on PBX3, PBXIP1, PAX6, MEIS1, and MEIS2 gene expressions in U87 glioma cells. Endocr Reg, 2023, 57 (1): 37-47. doi:10.2478/enr-2023-0005. Scopus і PubMed
- Krasnytska D.A., Khita O.O., Tsymbal D.O., Luzina O.Y., Cherednychenko A.A., Kozynkevych H.E., Bezrodny B.H., Minchenko D.O. The impact of glutamine deprivation on the expression of MEIS3, SPAG4, LHX1, LHX2, and LHX6 genes in ERN1 knockdown U87 glioma cells. Endocr Reg, 2022, 56 (1): 38-47. doi:10.2478/enr-2022-0005. Scopus і PubMed
4. Minchenko D.O., Krasnytska DA, Khita OO, Viletska YM, Rudnytska OV, Kozynkevych HE, Hoian SL, Minchenko OH. Knockdown of ERN1 modifies the impact of glutamine deprivation on TGIF1, ZEB2, NKX3-1, PRRX1, and SLC1A5 gene expressions in U87 glioblastoma cells. J Endocr Diabetes Res, BioRes Scientia. 2023, 1:1-10. doi:10.59657/jedr.brs.23.004.