Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар «Актуальні проблеми сучасної біохімії» Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України продовжує свою діяльність. 3-го липня (вівторок) о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь Гармаш Яни Анатоліївни - мол. наук. співр. відділу молекулярної біології Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України: «РОЛЬ СИГНАЛЬНОГО ШЛЯХУ ERN1 У РЕГУЛЯЦІЇ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНІВ, ЩО КОДУЮТЬ СИНТЕЗ ЕНЗИМІВ ГЛІКОЛІЗУ ТА ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ШУНТА». Мова йде за апробацію кандидатської дисертації. До цього листа традиційно додаємо файл із авторськими тезами доповіді. Запрошую Вас та Ваших колег до участі у роботі нашого семінару.
З повагою – С.О.Костерін
РОЛЬ СИГНАЛЬНОГО ШЛЯХУ ERN1 У РЕГУЛЯЦІЇ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНІВ, ЩО КОДУЮТЬ СИНТЕЗ ЕНЗИМІВ ГЛІКОЛІЗУ ТА ПЕНТОЗОФОСФАТНОГО ШУНТА
Гармаш Яна Анатоліївна, молодший науковий співробітник
відділу молекулярної біології
Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
Протягом останніх років досить інтенсивно вивчаються механізми злоякісного перетворення клітин та процесів проліферації у пухлинах. Дослідження молекулярних механізмів регуляції метаболічних процесів у нормі та за патологічних процесів є надзвичайно актуальним напрямком фундаментальних біохімічних досліджень. Для онкотрансформованих клітин властиве репрограмування метаболізму для забезпечення проліферативних процесів. Клітини злоякісних пухлин генерують енергію переважно шляхом гліколізу і синтезують протеїни для виживання та проліферації. Пентозофосфатний шлях (ПФШ) необхідний трансформованим клітинам для синтезу рибонуклеотидів і є основним джерелом NADP+, який використовується під час синтезу жирних кислот та викачування активних форм кисню.
Процеси проліферації та апоптозу клітин у пухлинах тісно пов'язані з внутрішньоклітинними шляхами трансдукції сигналів. Найбільш чутливим компартментом до порушень гомеостазу клітин є ендоплазматичний ретикулум (ЕР), що спеціалізується на синтезі, пост-трансляційній модифікації та фолдингу протеїнів. На нормальне функціонування ЕР можуть впливати різноманітні чинники, порушуючи таким чином правильний фолдинг протеїнів, що призводить до накопичення незгорнених чи неправильно згорнених протеїнів і стресу ЕР. Слід зазначити, що стрес ЕР представляє собою так звану адаптивну реакцію на незгорнені протеїни (unfolded protein response, UPR). Ключовим сенсорно-сигнальним шляхом відповіді клітини на накопичення неправильно згорнутих протеїнів є сигнальна система ERN1 (сигналювання від ЕР до ядра).
Основна роль ERN1 у регуляції проліферації клітин гліоми підтверджується тим фактом, що повне пригнічення його активності призводить до зниження інтенсивності проліферації клітин гліоми лінії U87 у культурі та в мозку мишей. Але молекулярні механізми пригнічення пухлинного росту шляхом інгібування ERN1 залишаються до кінця не з’ясованими. Можна припустити, що певну роль у цьому можуть відігравати ензими гліколізу та пентозофосфатного шунта.
Тому метою роботи було оцінити рівень експресії генів, що кодують ензими гліколізу та пентозофосфатного шунта у клітинах гліоми лінії U87 з повним або частковим пригніченням функціональної активності ERN1, а також за умов гіпоксії та дефіциту глюкози і глутаміну.
Вперше було показано, що за умов пригнічення ERN1, який опосередковує основний сигнальний шлях стресу ендоплазматичного ретикулума, змінюється рівень експресії генів деяких ензимів гліколізу (GPI, ALDOA, ALDOC, ENO1, ENO2 і GNPDA1) та пентозофосфатного шляху (G6PD, PGLS, RPIA, TKT, TALDO1, PRPS1, PRPS2, PRPSAP, і PRPSAP2) у клітинах гліоми, що вказує на їх важливу роль у злоякісному рості. Встановлено, що виявлені зміни в експресії досліджених генів опосередковані як ендорибонуклеазною, так і протеїнкіназною активностями ERN1. Показана залежність рівня експресії більшості цих генів від гіпоксії і виявлена роль ERN1 у гіпоксичній регуляції їх експресії. Встановлено також, що відсутність глутаміну або глюкози у середовищі змінює рівень експресії більшості генів, що кодують ензими гліколізу та пентозофосфатного шунта, у клітинах гліоми, причому ці зміни переважно залежать від функціональної активності сигнального шляху ERN1 і це узгоджується зі зниженим проліферативним потенціалом клітин гліоми з пригніченою активністю ERN1.
Таким чином, отримані результати вказують на важливу роль сигнального шляху ERN1 у регуляції експресії генів, що кодують ензими гліколізу та пентозофосфатного шунта у клітинах гліоми.