Λειτουργική ανάλυση της ριβονουκλεοπρωτεΐνης hnRNPD ως προς τον καθορισμό των αποκρίσεων της έμφυτης ανοσίας και της φλεγμονής
Authors: Λούρου Νίκη 
Published: July 2023

Τα κύτταρα της έμφυτης ανοσίας αποκρίνονται έναντι της λοίμωξης και του εκφυλισμού των ιστών, ενώ συγχρόνως δρουν και προς την αναδόμηση των ιστών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα μακροφάγα κύτταρα τα οποία υιοθετούν ποικίλους ενεργοποιημένους φαινοτύπους με διαφορετικές δράσεις (κλασικούς προφλεγμονώδεις, εναλλακτικούς ανοσορυθμιστικούς ή αναδομικούς) προσαρμοζόμενα σε αναδιαμορφωμένα ιστικά μικροπεριβάλλοντα. Παρόλο που τρέχουσες θεωρίες υποστηρίζουν ότι ο φαινοτυπικός καθορισμός τέτοιων κυττάρων μπορεί να καθοδηγείται από μεταγραφικά ή επιγενετικά δίκτυα διαφοροποίησης, το εύρος της φαινοτυπικής ετερογένειας που επιδεικνύουν δεν συνάδει με τον αποκλειστικό μεταγραφικό καθορισμό τους. Επιπρόσθετες παράμετροι φαινοτυπικού καθορισμού θα μπορούσαν να αποτελούν οι μεταμεταγραφικοί μηχανισμοί επιλεκτικής ωρίμανσης και χρήσης των mRNA μέσω πρωτεϊνοσύνθεσης ή αποικοδόμησης.Η επιλεκτική μεταμεταγραφική ρύθμιση βασίζεται στις σηματοδοτούμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών που προσδένουν RNA (RBPs) σε ειδικές θέσεις των mRNA στόχων τους και σε ρυθμιστικά μη κωδικά RNA. Ως αποτέλεσμα αυτών των αλληλεπιδράσεων δημιουργούνται ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα (RNPs) που επηρεάζουν υποσύνολα mRNA τα οποία σχετίζονται με συγκεκριμένες κυτταρικές αντιδράσεις (RNA ρεγκουλόνια). Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα των πρωτεϊνών AREBP που προσδένουν RNA δομές πλούσιες σε βάσεις ουρακίλης ή και αδενίνης (AU-rich elements; AREs) στα 3’ μη μεταφραζόμενα άκρα των mRNA. Τα έως τώρα δεδομένα που προέρχονται από την ανάλυση μεταλλαγμάτων τριών εξ’αυτών-Elavl1, TISS11/Zfp36 & TIA1, υποδεικνύουν την κυρίαρχη δράση τους στην καταστολή των προφλεγμονωδών αντιδράσεων των κυττάρων της έμφυτης ανοσίας προς αποφυγήν ιστικής βλάβης. Τα στοιχεία που αφορούν όμως τα πρότυπα μέλη αυτής της οικογενείας-τις τέσσερις ισομορφές HNRPD/AUF1- στην έμφυτη ανοσία παραμένουν νεφελώδη λόγω του ισχυρού φαινοτύπου γήρανσης κι εκφυλισμού των καθολικών μεταλλαγμάτων τους σε μύες. Αντικείμενο έρευνας της παρούσης διδακτορικής διατριβής αποτέλεσε η ανάλυση του λειτουργικού ρόλου των HNRNPD/AUF1 στην ομοιόσταση της έμφυτης ανοσίας και των αποκρίσεων αυτής στο πλαίσιο μοντελοποιημένων φλεγμονοδών αποκρίσεων κλινικής σημασίας. Για το σκοπό αυτό, δημιουργήθηκε ένα νέο σύστημα επιλεκτικής αφαίρεσης δύο κομβικών εξονίων (3&4) από το γονιδωματικό τόπο hnRNPD των μυών το οποίο ακολούθως χρησιμοποιήθηκε για τη μυελική απενεργοποίηση όλων των ισομορφών των HNRNPD/AUF1 in vivo, και -κατ’επέκτασην- σε μονοκύτταρα/μακροφάγα και ουδετερόφιλα. Σε αντίθεση με τους μύες που έφεραν καθολικές μεταλλάξεις αποσιώπησης, μύες που έφεραν μυελικές μεταλλάξεις του γονιδίου hnRNPD, δεν εμφάνισαν αποκλίσεις στην οξεία προφλεγμονώδη πρόκληση μετά από τη χορήγηση βακτηριακών λιποπολυσακχαριτών (ενδοτοξιναιμία). Αντίστοιχα, δεν παρουσίασαν διαφορές ως προς την ανάπτυξη χημικά επαγόμενων εντερικών φλεγμονών όπου τα κύτταρα της έμφυτης ανοσίας προωθούν τις παθολογικές κυτταρικές αποκρίσεις τύπου Ι των T-λεμφοκυττάρων της επίκτητης ανοσίας. Αντίθετα, μύες που έφεραν μυελικές μεταλλάξεις του γονιδίου hnRNPD επέδειξαν ιδιαίτερη ανθεκτικότητα στην ανάπτυξη αλλεργικής φλεγμονής των αεραγωγών του πνεύμονα και μειωμένη διήθηση ανοσοκυττάρων που σχετίζονται με τις κυτταρικές αποκρίσεις τύπου ΙΙ. Εx-vivo αναλύσεις των μακροφάγων αποκάλυψαν ότι η απώλεια των πρωτεϊνών HNRNPD/AUF1 δεν επηρέασε την επαγωγή της έκφρασης των κυτοκινών από σηματοδότες κλασσικής προφλεγμονώδους ενεργοποίησης/πόλωσης αλλά ούτε και από σηματοδότες ενναλακτικής πόλωσης (όπως των IL-4, TGF-β και IL-10), οι οποίοι συμμετέχουν σε αλλεργικές αντιδράσεις. Ωστόσο, οι πρωτεΐνες HNRNPD/AUF1 ήταν απαραίτητες για τη μετάβαση των προφλεγμονωδών μακροφάγων προς έναν αναδομικό/προαγγειογενετικό φαινότυπο ο οποίος επάγεται από προϊόντα εξωκυτταρικού ATP, και συγκεκριμένα αδενοσίνες. Σε επίπεδο μοριακού μηχανισμού, αποδείξαμε ότι η σηματοδότηση μέσω των υποδοχέων των αδενοσινών, ενισχύει την αλληλεπίδραση των HNRNPD/AUF1 με RNA μετάγραφα που υποστηρίζουν προφλεγμονώδη και αναδομικά μετάγραφα και ακολούθως ρυθμίζουν διαφορικά την έκφραση τους για τη μετάβαση από τον προφλεγμονώδη προς τον αναδομικό/προαγγειογενετικό φαινότυπο. Σε συμφωνία με αυτά τα αποτελέσματα, οι μύες που έφεραν μυελικές μεταλλάξεις του γονιδίου hnRNPD επέδειξαν μειωμένα επίπεδα παραγόντων αγγειακής αναδόμησης στο βρογχοκυψελιδικό υγρό των πνευμόνων που εκτέθηκαν σε αλλεργιογόνα. Επιπρόσθετα, δεν κατάφεραν να υποστηρίξουν την ανάπτυξη μεταμοσχευμένων όγκων μελανώματος καθώς και την αγγείωση και τη διήθηση φλεγμονωδών κυττάρων σε μοσχεύματα χωρίς την εξωγενή χορήγηση αγγειογενετικών παραγόντων. Παράλληλα διερευνήθηκε η γενετική αλληλεπίδραση μεταξύ των HNRNPD/AUF1 και ELAVL1/HuR στις αντιδράσεις της έμφυτης ανοσίας λόγω πολλαπλών αναφορών για ενδεχόμενη μοριακή αλληλεπίδραση. Η δημιουργία μυών που φέρουν συνδυαστικές μεταλλάξεις αποσιώπησης στα κύτταρα της μυελικής σειράς υπέδειξε ότι οι HNRNPD/AUF1 και ELAVL1/HuR έχουν ανταγωνιστικές δράσεις ως προς τον καθορισμό των προ-φλεγμονωδών αποκρίσεων, αλλά συνεργικές ως προς τις αλλεργικές ανοσοαποκρίσεις.Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα μας αναδεικνύουν τις HNRNPD/AUF1 ως καθοριστικές για την προώθηση των αναδομικών δράσεων της έμφυτης ανοσίας και υποδεικνύουν ότι η ετερογένεια των κυττάρων της έμφυτης ανοσίας ενδέχεται να οφείλεται στις μεταμεταγραφικές δράσεις ριβονουκλεοπρωτεϊνικών συμπλόκων.