Tag Archives: гіпоксія
Експресія генів HSPA5 та DNAJB9 у клітинах гліобластоми та нормальних астроцитах в умовах гіпоксії та стресу ендоплазматичного ретикулуму
O. В. Галкін*, Ю. М. Вілецька, М. Ю. Слюсар, С. В. Даніловський,
Ю. В. Куліш, О. В. Рудницька, О. Г. Мінченко
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: oleggal2014@gmail.com
Отримано: 07 жовтня 2025; Виправлено: 10 грудня 2025;
Затверджено: 30 січня 2026; Доступно онлайн: 23 лютого 2026
Гіпоксія та стрес ендоплазматичного ретикулуму (ЕР-стрес) є ключовими факторами росту пухлини; однак взаємодія цих факторів вивчена ще недостатньо. Протеїни теплового шоку HSPA5 та DNAJB9 як ключові компоненти реакції на стрес ендоплазматичного ретикулума відіграють важливу роль у рості злоякісних пухлин, зокрема гліобластом. Метою цього дослідження було вивчення взаємодії гіпоксії та ЕР-стресу у регуляції експресії HSPA5 і DNAJB9 у клітинах гліобластоми і нормальних астроцитах. Гіпоксію моделювали диметилоксалілгліцином, ЕР-стрес індукували тунікаміцином та тапсигаргіном, експресію HSPA5 і DNAJB9 досліджували методом кількісної ПЛР. Встановлено, що експресія HSPA5 і DNAJB9 в астроцитах була стійкою до гіпоксії. Однак, у клітинах гліобластоми експресія цих генів збільшувалася за гіпоксії. Тунікаміцин і тапсигаргін посилювали експресію генів HSPA5 і DNAJB9 більш виражено у клітинах гліобластоми. За поєднаної дії цих індукторів стресу ЕР з гіпоксією їх ефект був більш вираженим у нормальних астроцитах. Отримані результати свідчать про різну клітино-специфічну чутливість експресії HSPA5 та DNAJB9 до гіпоксії та індукторів стресу ендоплазматичного ретикулуму.
Наукові досягнення відділу молекулярної біології у пізнанні стрес-залежних механізмів росту гліом
О. Г. Мінченко*, Ю. М. Вілецька, М. Ю. Слюсар, O. O. Хіта
Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна Національної академії наук України, Київ;
*e-mail: ominchenko@yahoo.com
Отримано: 09 липня 2025; Виправлено: 25 липня 2025;
Затверджено: 30 жовтня 2025; Доступно онлайн: 02 грудня 2025
З 2005 року у відділі молекулярної біології були розпочаті дослідження, направлені на вирішення ключових проблем біохімії та молекулярної біології з акцентом на виясненні молекулярних основ росту злоякісних пухлин, механізмів гіпоксичної регуляції, ролі альтернативного сплайсингу у механізмах регуляції експресії генів, а також фундаментального значення стресу ендоплазматичного ретикулума у підтриманні гомеостазу та розвитку патологічних станів, зокрема росту гліобластом, найбільш злоякісних пухлин головного мозку, що тяжко піддаються лікуванню. Показано, що експресія різних 6-фосфофрукто-2-кіназ/фруктозо-2,6-біфосфатаз (PFKFB), ключових регуляторів гліколізу, посилюється у різних злоякісних пухлинах і що PFKFB4 є маркером пухлинного росту. Встановлено, що рівень експресії PFKFB4 контролюється за гіпоксії HIF-залежним механізмом, а у промоторі ідентифікована специфічна до HIF послідовність, мутація якої повністю знімає гіпоксичну регуляцію гена PFKFB4. Ідентифіковані також численні сплайс-варіанти різних генів PFKFB та VEGFA. Встановлено, що пригнічення стресу ендоплазматичного ретикулума, зокрема його сигнального шляху ERN1, знижує проліферацію клітин гліобластоми змінюючи рівень експресії онкогенів, пухлинних супресорів, ензимів мітохондрій, а також рецепторів інсуліну і глюкокортикоїдів та залежних від них протеїнів. Виявлена важлива роль протеїнкіназної активності ERN1 у регуляції експресії різних генів і показано, що її пригнічення є причиною посиленої інвазивності клітин гліобластоми після нокдауну ERN1. Концентрується увага на ролі гормонів у контролі ефектів стресу ендоплазматичного ретикулума та гіпоксії, а також на неканонічних механізмах гіпоксичної регуляції експресії генів, її залежності від стресу.
Роль факторів, що індукуються гіпоксією, в патогенезі хронічних захворювань
Н. С. Шевченко, Н. В. Крутенко*, Т. В. Зимницька, К. В. Волошин
Харківський національний університет ім. В. Н. Каразіна, кафедра педіатрії № 2, Україна;
*e-mail: n.v.krutenko@karazin.ua
Отримано: 13 жовтня 2020; Затверджено: 07 липня 2021
Огляд присвячено сучасному розумінню ролі індукованих гіпоксією факторів (HIFs) як регуляторів кисневозалежних реакцій та індукторів експресії низки генів в організмі людини. Основну увагу приділено результатам досліджень, які демонструють найсуттєвіші патогенетичні взаємозв’язки між активацією або гальмуванням внутрішньоклітинної системи HIF, розвитком запального процесу в різних органах, хронічними захворюваннями шлунково-кишкового тракту, кістково-суглобової системи, нирок, а також гематологічними, ендокринними та метаболічними порушеннями.
Експресія генів, що мають відношення до росту пухлин у нокаутних по IRE1 клітинах гліоми лінії U87: ефект гіпоксії
О. Г. Мінченко1, О. Я. Лузіна1, О. С. Гнатюк1,
Д. O. Мінченко1,2, Я. А. Гармаш1, О. О. Ратушна1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Досліджували експресію генів, що кодують важливі протеїни, які мають відношення до росту пухлин (BRCA1, DEK, BCL2L1, COL6A1, TPD52, HOMER3 та GNPDA1), у клітинах гліоми лінії U87 за умов пригнічення сигнального ензиму IRE1 та гіпоксії. Показано, що пригнічення IRE1 у клітинах гліоми істотно збільшувало рівень експресії мРНКBRCA1 (breastcancer 1 early onset) та TPD52 (tumorprotein D52) порівняно з контрольними клітинами. У той самий час рівень експресії COL6A1 (collagen, type VI, alpha 1), DEK (DEK oncogene), GNPDA1 (glucosamine-6-phosphatedeaminase 1) та HOMER3 (homerhomolog 3) істотно знижувався в клітинах гліоми за цих експериментальних умов. Також встановлено, що гіпоксія підвищувала рівень експресії мРНК COL6A1 та TPD52і знижувала – BRCA1, DEK та GNPDA1 у контрольних клітинах гліоми і що пригнічення IRE1, модифікувало ефект гіпоксії на експресію генів COL6A1, DEK, BCL2L1, HOMER3 та GNPDA1. Показано, що гіпоксія змінювала експресію більшості досліджених генів залежно від IRE1, який контролює проліферацію і ріст пухлин.
Науково-практичні розробки відділу молекулярної біології Інституту біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України
Р. П. Виноградова, М. В. Григор’єва, В. М. Данилова
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: valdan@biochem.kiev.ua
Статтю присвячено аналізу науково-практичної діяльності відділу молекулярної біології Інституту біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України в контексті історії його розвитку. Наведено найважливіші результати досліджень молекулярних механізмів регуляції гліколізу та експресії генів у злоякісних пухлинах за гіпоксії, ідентифікації ключових транскрипційних факторів регуляції процесів проліферації та ролі альтернативного сплайсингу в регуляції активності різних форм ензиму PFKFB. В останні роки зусилля співробітників відділу спрямовано на дослідження ролі стресу ендоплазматичного ретикулума і регуляції метаболізму та процесів проліферації на рівні експресії генів у репрограмуванні геному. Результати досліджень дозволять з’ясувати молекулярні основи патогенезу різних захворювань та розробити нові ефективні методи їх діагностики, профілактики та лікування.
Пригнічення IRE1 змінює гіпоксичну регуляцію експресії генів катепсинів та LONP1 у клітинах гліоми лінії U87
O. Г. Мінченко1, О. О. Рябовол1, О. В. Галкін1, Д. O. Мінченко1,2, О. О. Ратушна1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Вивчено вплив гіпоксії на експресію ядерних генів, що кодують катепсини та LONP1/PRSS15 у клітинах гліоми лінії U87 в умовах пригнічення залежного від інозитолу ензиму 1 (IRE1). Показано, що гіпоксія збільшувала експресію генів CTSA, CTSB, CTSD, CTSF, CTSK та LONP1 і знижувала експресію генів CTSC, CTSL, CTSO та CTSS у контрольних (трансфікованих вектором без вставки) клітин гліоми. Пригнічення функції сигнального ензиму IRE1 у цих клітинах змінювало ефект гіпоксії на експресію більшості досліджених генів: знімало ефект гіпоксії на експресію генів CTSA та LONP1, міняло напрям змін на експресію генів CTSD та CTSS, послаблювало – на експресію генів CTSF та CTSK і посилювало – на експресію генів CTSB та CTSL. Таким чином, гіпоксія змінювала рівень експресії більшості досліджених генів залежно від функціональної активності ензиму IRE1, центрального медіатору стресу ендоплазматичного ретикулума, який контролює проліферацію клітин та ріст пухлин.
Пригнічення IRE1 змінює гіпоксичну регуляцію експресії генів G6PD, GPI, TKT, TALDO1, PGLS та RPIA у клітинах гліоми лінії U87
O. Г. Мінченко1, Я. А. Гармаш1, Д. O. Мінченко1,2,
А. Ю. Кузнєцова1, О. О. Ратушна1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Нами вивчено ефект гіпоксії на рівень експресії мРНК основних ензимів пентозо-фосфатного циклу метаболізму глюкози (G6PD, TKT, TALDO1, PGLS та RPIA), а також глюкозо-6-фосфатізомерази (GPI) в клітинах гліоми лінії U87 в умовах пригнічення IRE1 (залежного від інозитолу ензиму 1). Встановлено, що гіпоксія призводила до посилення експресії генів GPI та PGLS і зниження експресії генів TALDO1 та RPIA в контрольних клітинах гліоми, причому вираженіші зміни виявлено для гена GPI. У той самий час пригнічення IRE1 модифікувало ефект гіпоксії на експресію всіх досліджених генів. Зокрема, збільшувало чутливість до гіпоксії експресію генів G6PD та TKT і знижувало ефект гіпоксії на експресію генів GPI та RPIA. Разом із тим, пригнічення IRE1 знімало ефект гіпоксії на експресію гена PGLS, але істотно не змінювало цей ефект на рівень експресії гена TALDO1 в клітинах гліоми. Результати роботи продемонстрували, що гіпоксія, яка є необхідним фактором росту пухлин, змінювала рівень експресії більшості досліджених генів, і що пригнічення IRE1 модифікувало гіпоксичну регуляцію експресії генів пентозо-фосфатного циклу геноспецифічно і, таким чином, можливо впливало на зниження росту гліоми, але деякі аспекти цієї регуляції потребують подальшого вивчення.
Гіпоксична регуляція експресії генів MYBL1, MEST, TCF3, TCF8, GTF2B, GTF2F2 та SNAI2 у клітинах гліоми U87 за інгібування IRE1
О. Г. Мінченко1, Д. О. Цимбал1, Д. О. Мінченко1,2, О. О. Кубайчук3
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна;
3Національний університет харчових технологій, Київ, Україна
Досліджено вплив пригнічення IRE1/ERN1 (inositol requiring enzyme 1/ endoplasmic reticulum to nucleus signaling 1) на гіпоксичну регуляцію експресії низки генів, причетних до контролю проліферації та міграції, в клітинах гліоми лінії U87. Показано, що гіпоксія призводить до зростання експресії генів MEST та SNAI2 та до зниження експресії генів MYBL1, TCF8 і GTF2F2 на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми. У той самий час гіпоксія не чинить впливу на експресію генів транскрипційних факторів TCF3 та GTF2B. У свою чергу інгібування IRE1 модифікує вплив гіпоксії на експресію всіх досліджуваних генів, за винятком MYBL1 та GTF2B. Зокрема, виключення IRE1 знижує чутливість експресії генів MEST, TCF8 та SNAI2 до гіпоксії і, навпаки, підвищує чутливість експресії гена GTF2F2 до дії цього чинника. Водночас інгібування IRE1 ініціює гіпоксичну регуляцію експресії гена TCF3 в клітинах гліоми. Показано, що пригнічення IRE1 у клітинах гліоми має різноспрямований вплив на гіпоксичну регуляцію експресії досліджуваних генів, однак, гіпоксія в жодному разі не усуває впливу пригнічення IRE1 на їх експресію. Навпаки, у разі з SNAI2, GTF2F2 та MEST умови гіпоксії посилюють ефект пригнічення IRE1 на їх експресію в клітинах гліоми.
Жирнокислотний склад внутрішньої мембрани мітохондрій кардіоміоцитів та гепатоцитів щурів за гіпокси-гіперкапнічного впливу
С. В. Хижняк, С. В. Мідик, С. В. Сисолятін, В. М. Войціцький
Національний університет біоресурсів і природокористування України;
е-mail: khs2014@ukr.net
Досліджено вплив гіпокси-гіперкапнічного середовища за гіпотермії (штучний гіпобіоз) на жирнокислотний спектр ліпідів внутрішньої мембрани (ВМ) мітохондрій гепатоцитів та кардіоміоцитів щурів. За гіпобіозу встановлено специфічний для клітинних органел перерозподіл у вмісті жирних кислот ВМ мітохондрій, який для кардіоміоцитів призводить до зниження сумарної кількості насичених жирних кислот (НЖК) та підвищення ненасичених жирних кислот (ННЖК), а для гепатоцитів – до підвищення НЖК та зниження ННЖК. Показано зниження вмісту олеїнової кислоти, зростання вмісту арахідонової та докозагексаєнової кислот, що може обумовлюватись їх участю в регуляторних системах як за гіпобіозу, так і під час виходу із цього стану. Передбачається, що стан штучного гіпобіозу характеризується стрес-реакцією, яка призводить до оптимальної перебудови жирнокислотного складу мембранних ліпідів, направленої на підтримку функціональної активності мітохондрій гепатоцитів і кардіоміоцитів.
Вплив гіпоксії на експресію ядерних генів, що кодують мітохондріальні протеїни, в клітинах гліоми лінії U87
O. Г. Мінченко1, О. О. Рябовол1, Д. О. Цимбал1,
Д. O. Мінченко1,2, О. О. Ратушна1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна Національної академії наук України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Нами досліджувався вплив гіпоксії на експресію ядерних генів, що кодують мітохондріальні протеїни, у клітинах гліоми лінії U87 за умов пригнічення IRE1 (inositol-requiring-enzyme-1), який є центральним медіатором стресу ендоплазматичного ретикулума і контролює процеси проліферації та росту пухлин. Показано, що гіпоксія знижувала експресію генів малатдегідрогенази 2 (MDH2), малікензиму 2 (ME2), мітохондріальної аспартатамінотрансферази (GOT2) та субодиниці В сукцинатдегідрогенази (SDHB) у контрольних (трансфікованих вектором без вставки) клітин гліоми геноспецифічно. У той самий час рівень експресії генів NADP+-залежної мітохондріальної ізоцитратдегідрогенази 2 (IDH2) та субодиниці D сукцинатдегідрогенази (SDHD) у цих клітинах в умовах гіпоксії істотно не змінювався. Встановлено також, що пригнічення функції сигнального ензиму IRE1 у клітинах гліоми лінії U87 послаблювало ефект гіпоксії на експресію генів ME2, GOT2 і SDHB, а також робило чутливим до гіпоксії ген IDH2. Більше того, експресія всіх досліджених генів була геноспецифічно залежною від опосередкованого ІRE1 сигналювання стресу ендоплазматичного ретикулума, оскільки пригнічення IRE1 істотно знижувало їх експресію в умовах нормоксії, за винятком гена IDH2, рівень експресії якого різко підвищувався. Таким чином, зміни рівня експресії ядерних генів, що кодують протеїни ME2, MDH2, IDH2, SDHB, SDHD та GOT2, можливо віддзеркалюють метаболічне репрограмування мітохондрій за гіпоксії та стресу ендоплазматичного ретикулума, опосередкованого IRE1 сигнальним шляхом, і корелюють зі зниженням проліферації клітин гліоми за умов пригнічення функції ензиму IRE1.