Hsp 70 νανομηχανές και γονιδιακή αποσιώπηση
Authors: Κότογλου Πολυχρόνης 
Published: August 2021

Είναι γνωστό ότι οι πρωτεΐνες Hsp70 και Hsp40 συνεργάζονται μεταξύ τους, αφού ασκούν πολλές από τις λειτουργίες τους μέσω δημιουργίας νανομηχανών. Στην παρούσα εργασία κατασκευάζοντας, με την τεχνολογία siRNA, κυτταρικές σειρές HeLa που δεν εξέφραζαν τις πρωτεΐνες Hsp70 ή Hsp40, ελέγχθηκε η αυξημένη θερμοευαισθησία και απόπτωση που παρουσιάζουν αυτοί οι κλώνοι μετά από θερμικό σοκ αλλά και κάτω από επίδραση διαφόρων χημικών παραγόντων, λόγω της έλλειψη αυτών των πρωτεϊνών. Επίσης, αποκαλύφθηκε ότι η απουσία της μίας πρωτεΐνης επηρεάζει τη ρύθμιση της άλλης όπως και το αντίστροφο. Βρέθηκε μάλιστα ότι πιθανόν αυτός ο κοινός μηχανισμός ρύθμισης της έκφρασής τους να συμβαίνει στο επίπεδο της μεταγραφής ή της ωρίμανσης του RNA. Για πολλά χρόνια ήταν άγνωστος ο στόχος της μετακίνησης της Hsp70 στον πυρήνα και τον πυρηνίσκο μετά από θερμικό σοκ. Πρόσφατα, έχει προταθεί ότι η Hsp70 μετακινείται στους πυρηνίσκους, κατά τη διάρκεια θερμικού σοκ, μαζί με τα μετουσιωμένα υποστρώματα προκειμένου να τα επαναφέρει στη λειτουργική τους κατάσταση κατά τη διάρκεια της επαναφοράς των κυττάρων σε φυσιολογικές συνθήκες. Στην παρούσα εργασία προτείνουμε ότι η μετακίνηση της Hsp70 στον πυρήνα και τους πυρηνίσκους γίνεται προκειμένου να συμμετέχει σε διάφορα μονοπάτια σχετικά με την προστασία του νουκλεοπλασματικού DNA ή του πυρηνισκικού DNA (rDNA) από τα μονής αλυσίδας σπασίματά τους. Η απουσία της Hsp70 σε κύτταρα HeLa, μέσω γονιδιακής αποσιώπησης (knockdown), έδειξε τον ουσιαστικό ρόλο της Hsp70 στην ακεραιότητα του DNA, αφού κύτταρα HeLa με μηδαμινά επίπεδα Hsp70 ήταν πολύ ευαίσθητα σε θερμική επεξεργασία και οι θραύσεις του DNA τους ήταν πολλαπλάσια σε σύγκριση με αυτά των κανονικών κυττάρων HeLa. Μελετήθηκε ο μοριακός μηχανισμός μέσω του οποίου η Hsp70 εκτελεί το ρόλο της στο επίπεδο πυρήνα και πυρηνίσκου κατά τη διάρκεια θερμικού σοκ. Η Hsp70 συνεντοπίζεται με την PARP1 στον πυρήνα και τους πυρηνίσκους όπως παρατηρείται σε μελέτες ανοσοφθορισμού με συνεστιακό μικροσκόπιο (confocal) και δεσμεύεται μέσω της ATPase περιοχής της, στην περιοχή BCRT της PARP1 όπως αποκαλύπτεται με πειράματα αλληλεπίδρασης μεταξύ πρωτεϊνών (pull down). Κατόπιν, διαπιστώσαμε ότι Hsp70 δεσμεύεται επίσης, ταυτόχρονα και στην XRCC1 (αποκλειστική πρωτεΐνη μηχανισμών επιδιόρθωσης) και στην PARP-1, γεγονός που υποδεικνύει ότι η λειτουργία της Hsp70 πιθανόν να λαμβάνει μέρος στο επίπεδο επιδιόρθωσης του DNA και ίσως στο σύστημα επιδιόρθωσης μέσω αποκοπής βάσεων (BER). Κάνοντας ένα υποθετικό μοντέλο, μπορούμε να προτείνουμε ότι η Hsp70 είναι το μόριο που δεσμεύεται και εμπλέκεται με την PARP1, δημιουργώντας ταυτόχρονα νανομηχανές επιδιόρθωσης που αποτελούνται από πρωτεΐνες, όπως η XRCC1, στις περιοχές των σημειακών θραύσεων του DNA. Επίσης, προτείνουμε ότι οι σημειακές θραύσεις του νουκλεοπλασματικού και πυρηνισκικού DNA (rDNA) αποτελούν ένα νέο βήμα σε αυτό το οποίο ονομάζουμε συνήθως ως πυρηνική απόπτωση και ίσως αυτός να είναι ο λόγος της μετακίνησης της Hsp70 στους πυρήνες και πυρηνίσκους κατά τη διάρκεια αποπτωτικού θερμικού σοκ. Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν μία άγνωστη μέχρι σήμερα κυτταρική απόκριση στο θερμικό σοκ και μπορούν να αποκαλύψουν νέα μονοπάτια που οδηγούν στη λειτουργία της Hsp70 στο επίπεδο του πυρήνα και πυρηνίσκου και τη ρύθμιση της πυρηνικής αποπτωτικής σηματοδότησης.