Tag Archives: стрес ендоплазматичного ретикулума
Біохімічний механiзм дії о,п′-ДДД на кору надниркових залоз
О. С. Микоша, О. І. Ковзун
ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка НАМН України», Київ;
e-mail: asmikosha@gmail.com
В огляді наведено дані щодо біохімічного механізму дії о,п’-дихлордифенілдихлоретану (о,п’-ДДД, мітотан), який використовується для лікування раку кори надниркових залоз і хвороби Кушинга. Під впливом препарату виникають численні біохімічні зміни в корі надниркових залоз і порушується структура мітохондрій. При цьому істотно знижується утворення кортикостероїдних гормонів. Однією з можливих причин цього може бути зниження рівня NADPH через пригнічення активності систем його відновлення і підвищеної витрати для відновлення глутатіону глутатіонредуктазою. У надниркових залозах о,п’-ДДД частково метаболізується і його основним метаболітом є о,п’-дихлордифенілоцтова кислота (з точки зору кількості). Однак спроби знайти серед метаболітів фізіологічно активний компонент не мали успіху. Найвираженіші зміни, спричинені о,п’-ДДД, знайдено в мітохондріях коркового шару надниркових залоз: пригнічується дихання на рівні IV і I комплексів, знижується вміст протеїнів цих комплексів, змінюється фосфоліпідний склад тканини і знижується вміст дифосфатидилгліцеролу – найважливішого компонента мембран мітохондрій. На нашу думку, о,п’-ДДД завдяки високій ліпофільності накопичується в мембранах мітохондрій і зумовлює їх конформаційні порушення з подальшим порушенням функції. Встановлено, що о,п’-ДДД є інгібітором ацил-CоА-холестерол-ацилтрансферази (АХАТ, SOAT1). Через це в адренокортикоцитах накопичується вільний холестерол, виникає стрес ендоплазматичного ретикулума, розвивається набухання мітохондрій і активуються каспази. Посилення апоптозу призводить до зменшення функції залози і зниження її маси.
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.
Стрес ендоплазматичного ретикулума, його сенсорно-сигнальні системи та роль у регуляції експресії генів за злоякісного росту і гіпоксії
О. Г. Мінченко, А. П. Харькова, Т. В. Бакалець, І. В. Кривдюк
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com
Гіпоксія є одним з індукторів експресії великої групи генів, що контролюють гліколіз та процеси проліферації в умовах зниженого рівня кисню або внаслідок зменшеного його споживання. Разом із тим, гіпоксія є одним із чинників, що індукують стрес ендоплазматичного ретикулума, який, як і гіпоксія, є обов’язковим компонентом злоякісного росту і пов’язаний з цитоплазмою та ядром трьома сенсорно-сигнальними системами: PERK, ATF6 та ERN1. Виключення функції ERN1 – основного сенсорно-сигнального ензиму стресу ендоплазматичного ретикулума – призводить до зниження інтенсивності росту пухлин і змінює характер гіпоксичної регуляції експресії багатьох генів, що контролюють процеси проліферації та гліколізу. Сигнальний шлях ERN1 контролює експресію великої групи генів, залежних від стресу ендоплазматичного ретикулума та гіпоксії, і є важливим фактором росту злоякісних пухлин.
Регуляція експресії генів, що мають відношення до проліферації клітин, за умов гіпоксії та пригнічення сигнального ензиму IRE1 у клітинах гліоми лінії U87
O. Г. Мінченко1, Д. O. Цимбал1, Д. O. Мінченко1,2,
О. О. Рябовол1, О. О. Ратушна1, Л. Л. Карбовський1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Ми вивчали ефект пригнічення IRE1 (залежного від інозитолу ензиму 1), що є центральним медіатором стресу ендоплазматичного ретикулума і контролює проліферацію клітин та ріст пухлин, на гіпоксичну регуляцію експресії різних генів, які мають відношення до проліферації, у клітинах гліоми лінії U87. Встановлено, що за умов гіпоксії спостерігалося посилення експресії генів IL13RA2, CD24, ING1, ING2, ENDOG та POLG і зниження – генів KRT18, TRAPPC3, TSFM та MTIF2 на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми, причому більш виражені зміни виявлені для генів ING1 та CD24. Пригнічення IRE1 модифікувало ефект гіпоксії на експресію всіх досліджених генів: збільшувало чутливість до гіпоксії експресії генів IL13RA2, TRAPPC3, ENDOG та PLOG, знижувало ефект гіпоксії на ген ING1. Крім того, пригнічення IRE1 знімає регуляцію гіпоксією експресії генів KRT18, CD24, ING2, TSFM та MTIF2 і ініціює чутливість до гіпоксії експресії гена BET1 у клітинах гліоми. Результати цієї роботи продемонстрували, що гіпоксія (необхідний фактор росту пухлин), змінює рівень експресії майже всіх досліджених генів і що пригнічення IRE1 як посилює, так і знижує гіпоксичну регуляцію експресії цих генів і, таким чином, можливо, є внеском у зниження росту гліоми, але деякі аспекти цієї регуляції ще необхідно з’ясувати.
Ефект гіпоксії на експресію генів, що кодують деякі IGFBP та CCN протеїни, у клітинах гліоми лінії U87 залежить від IRE1 сигналювання
O. Г. Мінченко1, А. П. Харькова1, Д. O. Мінченко1,2, Л. Л. Карбовський1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Ми вивчали регуляцію гіпоксією експресії різних генів протеїнів, що зв’язуються із подібними до інсуліну факторами росту, у клітинах гліоми лінії U87 у зв’язку з пригніченням IRE1 (залежного від інозитолу ензиму 1) – центрального медіатора стресу ендоплазматичного ретикулума, який контролює проліферацію клітин та ріст гліоми. Встановлено, що за гіпоксії спостерігається посилення експресії генів IGFBP6, IGFBP7, IGFBP10/CYR61, WISP1 та WISP2 і зниження гена – IGFBP9/NOV на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми, причому вираженіші зміни виявлено для генів IGFBP10/CYR61 та WISP2. Водночас, пригнічення IRE1 модифікує ефект гіпоксії на експресію всіх досліджених генів: ліквідує чутливість до гіпоксії експресії генів IGFBP7 та IGFBP9/NOV, знижує ефект гіпоксії на IGFBP6, IGFBP10/CYR61 та WISP2 і злегка посилює регуляцію гіпоксією експресію гена WISP1 у клітинах гліоми. Показано, що експресія всіх досліджених генів у клітинах гліоми регулюється сигнальним ензимом IRE1 за умов нормоксії, оскільки пригнічення IRE1 істотно посилює експресію генів IGFBP7, IGFBP10/CYR61, WISP1 та WISP2 і знижує експресію генів IGFBP6 та IGFBP9/NOV порівняно з контрольними клітинами гліоми. Результати цієї роботи продемонстрували, що гіпоксія сприяє росту пухлин, порушує експресію всіх досліджених генів груп IGFBP та WISP і що пригнічення IRE1 переважно знімає чи знижує регуляцію гіпоксією експресії цих генів і, таким чином, можливо, робить внесок у зниження росту гліоми. Більше того, пригнічення IRE1, що корелює зі зниженням інтенсивності проліферації клітин та росту гліоми, знижує експресію про-проліферативних генів IGFBP6 та IGFBP9/NOV, підтверджуючи той факт, що стрес ендоплазматичного ретикулума є необхідним компонентом росту злоякісних пухлин.
Інгібування IRE1 модифікує ефект дефіциту глюкози на експресію генів, що мають відношення до TNFα, у клітинах гліоми лінії U87
I. В. Кривдюк1, Д. O. Мінченко1,2, Н. А. Глущак1, O. О. Ратушна1, Л. Л. Карбовський1, O. Г. Мінченко1
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна
Пригнічення IRE1 (залежного від інозитолу ензиму-1), основного сигнального шляху стресу ендоплазматичного ретикулума, істотно знижує рівень проліферації клітин та ріст гліоми. Ми вивчали експресію генів, що мають відношення до TNFα, і ефект дефіциту глюкози на експресію цих генів у клітинах гліоми лінії U87, що експресують домінант-негативну IRE1, дефективну як за активністю кінази, так і ендорибонуклеази (dn-IRE1) з надією прояснити їх внесок у опосередкований IRE1 ріст гліоми. Встановлено, що за умов дефіциту глюкози спостерігається зниження експресії генів TNFRSF11B, TNFRSF1A, TNFRSF10D/TRAILR4 та LITAF і посилення гена – TNFRSF10B/TRAILR2/DR5 на рівні мРНК у контрольних клітинах гліоми. Водночас, експресія генів TNFRSF21/DR6, TNFAIP1, TNFAIP3, TRADD та CD70/TNFSF7 у контрольних клітинах гліоми виявилася резистентною до умов дефіциту глюкози, але пригнічення IRE1 модифікувало ефект дефіциту глюкози на експресію генів LITAF, TNFRSF21, TNFRSF11B і TRADD та індукувало чутливість експресії генів TNFRSF10B, TNFRSF1A та CD70 до умов дефіциту глюкози. Ми також показали, що експресія всіх досліджених генів у клітинах гліоми змінювалась за пригнічення IRE1, за виключенням гена TNFRSF1A (за порівняння з контрольними клітинами гліоми). Більше того, зміни в експресії генів TNFRSF1A, TNFRSF10D/TRAILR4 та LITAF, що індукуються за умов дефіциту глюкози, мали протилежну спрямованість до тих, що спостерігаються за пригнічення IRE1. Результати цієї роботи продемонстрували, що рівень експресії генів протеїнів, що індукуються TNFα, та суперродини рецепторів TNF, які мають відношення до смерті клітин і їх проліферації, регулюються IRE1, ефектором стресу ендоплазматичного ретикулума, а також геноспецифічно залежать від дефіциту глюкози. Таким чином, пригнічення активності кінази та ендорибонуклеази IRE1 корелює зі зниженням росту пухлини і дерегуляцією експресії генів протеїнів, що індукуються TNFα та суперродиною рецепторів TNF специфічно до кожного із генів.
Блокада сигнального ензиму ERN1 змінює гіпоксичну регуляцію експресії генів E2F8, EPAS1, HOXC6, ATF3, TBX3 ТА FOXF1 у клітинах гліоми лінії U87
О. Г. Мінченко1, Д. О. Цимбал1, Д. O. Мінченко1,2,
O. В. Ковалевська1, Л. Л. Карбовський1, А. Бікфалві3
1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: ominchenko@yahoo.com;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна;
3INSERM U1029 Лабораторія ангіогенезу і мікрооточення пухлини,
Університет Бордо 1, Таленс, Франція
Гіпоксія, як і стрес ендоплазматичного ретикулума, є важливими факторами росту злоякісних пухлин і контролю експресії генів, що регулюють численні метаболічні процеси та проліферацію клітин. Більше того, блокада ERN1 (сигналювання від ендоплазматичного ретикулума до ядра 1) призводить до пригнічення проліферації клітин та росту пухлин. Ми вивчали ефект гіпоксії на експресію генів, що кодують транскрипційні фактори, такі як E2F8 (E2F transcription factor 8), EPAS1 (endothelial PAS domain protein 1), TBX3 (T-box 3), ATF3 (activating transcription factor 3), FOXF1 (forkhead box F1), і HOXC6 (homeobox C6) у клітинах гліоми лінії U87 з нормальною та пригніченою функцією ERN1. Встановлено, що гіпоксія посилює експресію генів HOXC6, E2F8, ATF3 та EPAS1, але не змінює експресію генів TBX3 і FOXF1 у клітинах гліоми з нормальною функцією ERN1. У той же час у клітинах гліоми із пригніченою функцією ERN1 рівень експресії всіх досліджених генів, за винятком гена TBX3, істотно знижується. Більше того, пригнічення функції сигнального ензиму ERN1 модифікує ефект гіпоксії на експресію генів цих транскрипційних факторів: знімає або індукує цю регуляцію, а також впливає на напрямок та величину ефекту гіпоксії. Таким чином, у цій роботі показано, що точно відрегульована експресія генів, які контролюють процеси проліферації, залежить від гіпоксії та стресу ендоплазматичного ретикулума, опосередкованого ERN1-сигналюванням, і що одержані результати корелюють зі зниженою проліферацією клітин гліоми із пригніченою функцією ERN1.