Ο ρόλος των ιόντων σιδήρου ατη μεταγωγή του σήματος σε κύτταρα τα οποία έχουν εκτεθεί σε οξειδωτικό στρές
Authors: Ρουπάκα Βασιλική 
Published: September 2021

Ο σίδηρος (Fe) αποτελεί ένα σημαντικό στοιχείο καθώς εμπλέκεται σε μεγάλοαριθμό κυτταρικών λειτουργιών. Η ιδιότητα των ιόντων σιδήρου να μεταβάλλουν τηνοξειδοαναγωγική τους κατάσταση τους προσδίδει αφενός μία προνομιακή θέση στηζώσα ύλη, αφετέρου τα καθιστά πιθανές πηγές κινδύνου. Εντούτοις, στοκυτταρόπλασμα υπάρχει μια μικρή ποσότητα σιδήρου που είναι δεσμευμένη με μικρήσυγγένεια σε διάφορα ενδοκυττάρια μόρια και είναι άμεσα διαθέσιμη στο κύτταρογια την κάλυψη των αναγκών του. Το μέρος αυτό του σιδήρου καλείται«οξειδοαναγωγικά ενεργός σίδηρος» (Labile Iron Pool, LIP), καθώς είναι ικανό νααντιδρά με Η2Ο2, με συνέπεια τη δημιουργία των εξαιρετικά δραστικών ριζώνυδροξυλίου (.ΟΗ), οι οποίες όταν σχηματισθούν αντιδρούν ακαριαία, οξειδώνονταςτα κυτταρικά συστατικά.Πρόσφατες μελέτες της εργαστηριακής μας ομάδας, έδειξαν ότι τα καταλυτικάενεργά ιόντα σιδήρου εμπλέκονται στην κυτταρική σηματοδότηση. Πιοσυγκεκριμένα, εμπλέκονται στην παρατεταμένη φωσφορυλίωση και ενεργοποίησητων ΜΑΡ κινασών, JNK και p38 η οποία σχετίζεται με τον προγραμματισμένοκυτταρικό θάνατο. Στην παρούσα εργασία, διερευνήθηκε διεξοδικά ο ρόλος τωνιόντων σιδήρου και των πρωτεϊνών θειορεδοξίνη 1 (Trx1) και γλουταρεδοξίνη 1(Trx1) στην επαγωγή της απόπτωσης από το Η2Ο2. Η δέσμευση του ενδοκυττάριουσιδήρου έγινε με τη χρήση της ισχυρής σιδηροδεσμευτικής ένωσης δεσφεριοξαμίνης(DFO) η οποία εισέρχεται στα κύτταρα με ενδοκύττωση υγρής φάσης και μέσω τωνενδοσωματίων καταλήγει στα λυσοσωμάτια. Για την εκτέλεση των πειραμάτωνχρησιμοποιήθηκε η κυτταρική σειρά Η1299 (ανθρώπινα καρκινικά κύτταραπνεύμονα). Διαπιστώθηκε ότι η δέσμευση των ιόντων σιδήρου ανέστειλε τηνπαρατεταμένη φωσφορυλίωση των JNK και p38 που προκαλείται μετά από τηνέκθεση των κυττάρων σε οξειδωτικό στρες υπό τη μορφή του Η2Ο2. Αντιθέτως, δενεπηρέασε ή επηρέασε σε μικρό βαθμό τη φωσφορυλίωση της ERK, μιας κινάσης ηοποία ρυθμίζει άλλες κυτταρικές διεργασίες, όπως η επιβίωση και οπολλαπλασιασμός.Στο επόμενο στάδιο της παρούσας εργασίας, ελέγχθηκαν οι επιπτώσεις τηςΤrx1 και της Grx1, δυο βασικών ρυθμιστών της οξειδοαναγωγικής ισσοροπίας των κυττάρων στην ενεργοποίηση των ΜΑP κινασών. Για το σκοπό αυτόδημιουργήθηκαν 4 διαφορετικές σταθερές κυτταρικές σειρές Η1299, οι οποίες είτευπερεκφράζουν είτε υποεκφράζουν κάθε μια από τις συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Ότανοι σειρές αυτές εκτέθηκαν σε Η2Ο2 παρατηρήθηκε ότι η υπερέκφραση της Trx1,ανέστειλε τη φωσφορυλίωση τόσο της JNK όσο και των δύο φάσεων της p38.Αντίθετα, διαπιστώθηκε ότι η υπερέκφραση της Grx1 ανέστειλε τη φωσφορυλίωσητης JNK αλλά μόνο τη δεύτερη φάση φωσφορυλίωσης της p38, χωρίς να επηρεάζειτην πρώτη φάση. Ωστόσο, η υπερέκφραση των Trx1 και Grx1 δεν επηρέασε ταεπίπεδα φωσφορυλίωσης της ERK σε συνθήκες οξειδωτικού στρες. Από την άλληπλευρά η υποέκφραση και των δύο αυτών πρωτεϊνών προκάλεσε την αυξημένηφωσφορυλίωση της JNK μετά από έκθεση των κυττάρων σε Η2Ο2. Όσον αφορά τηνp38, η υποέκφραση της Trx1 ενίσχυε και τις δύο φάσεις φωσφορυλίωσής της, σεαντίθεση με την Grx1 που ενίσχυε μόνο τη δεύτερη, αλλά όχι την πρώτη. Τέλος, ηαποσιώπηση των εν λόγω πρωτεϊνών δεν επηρέασε την επαγωγή της φωσφορυλίωσηςτης ERK.Τα επίπεδα φωσφορυλίωσης των ΜAP κινασών εξαρτώνται από ανοδικέςκινάσες, τις ΜAPKK και αυτές με τη σειρά τους από τις MAPKKK. Υπεύθυνη για τηφωσφορυλίωση των JNK και p38 έχει προταθεί ότι είναι μια ειδική MAPKKK, ηASK1. Μετά από έκθεση των κυττάρων σε Η2Ο2 παρατηρήθηκαν δύο φάσειςσχηματισμού δισουλφιδικών δεσμών της εν λόγω κινάσης. Κυστεϊνικά κατάλοιπαστην ASK1 οξειδώνονται δημιουργώντας δισουλφιδικό(ούς) δεσμό(ούς) είτε με έναάλλο μόριο ASK1 (διμερή) είτε με άλλες πρωτεΐνες. Εν συνεχεία ελέγχθηκε ο ρόλοςτων ιόντων σιδήρου στην οξείδωση της ASK1. Διαπιστώθηκε ότι η δέσμευση τωνιόντων σιδήρου ανέστειλε κυρίως τη δεύτερη φάση οξείδωσης της ASK1. Συμπερασματικά, από την παρούσα εργασία, προκύπτει ότι τα ιόντα σιδήρου καθώς και οι πρωτεΐνες Trx1 και Grx1, έχουν εξειδικευμένους ρόλους και εμπλέκονται στη διαδικασία της απόπτωσης που προκαλείται σε συνθήκες οξειδωτικού στρες. Ωστόσο, ο ακριβής προσδιορισμός του μοριακού μηχανισμούχρήζει περαιτέρω διερεύνησης.