Μεταγραφική ρύθμιση των γονιδίων ριβοσωμικών πρωτεϊνών κατά την ερυθροποίηση και τις διαταραχές της
Authors: Αμανατιάδου Ελισάβετ 
Published: September 2021

Η βιοσύνθεση των ριβοσωμικών πρωτεϊνών (RPs) είναι μια απαιτητική σε συστατικά και ενέργεια κυτταρική λειτουργία, που συντονίζεται σε μεταγραφικό, μεταφραστικό και μετα-μεταφραστικό επίπεδο. Πρόσφατα δεδομένα καταδεικνύουν αυξημένη ετερογένεια στο πρότυπο έκφρασης των γονιδίων των RPs σε κάθε διαφορετικό κυτταρικό τύπο αλλά και διαφορετικούς ιστούς του ίδιου είδους, παρά τη στοιχειομετρική αναγκαιότητα της συμμετοχής τους στη συναρμολόγηση των ριβοσωμάτων. Επιπλέον, η απλοειδία των γονιδίων RPs εκδηλώνεται παθοφυσιολογικά με εξειδικευμένους κυτταρικούς φαινοτύπους, παρά την ευρεία έκφραση και αναγκαιότητά τους σε όλους τους ιστούς. Συγκεκριμένα, οι ετερόζυγες μεταλλάξεις γονιδίων των RPs στον άνθρωπο οδηγούν στην εκδήλωση διαταραχών της ερυθροποίησης, όπως το σύνδρομο 5q- και το σύνδρομο Diamond-Blackfan (DBA). Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε η γονιδιακή ρύθμιση των RPs και ο ρόλος συγκεκριμένων RPs, κατά τη διαφοροποίηση της ερυθράς σειράς. Συγκεκριμένα, λόγω της αυξημένης ευαισθησίας των πρόδρομων κυττάρων της ερυθράς σειράς στην απλοειδία των γονιδίων RPs, μελετήθηκε η πιθανή ρύθμισή τους από κρίσιμους αιμοποιητικούς μεταγραφικούς παράγοντες. Αρχικά, ανιχνεύθηκαν στους προαγωγείς επιλεγμένων ριβοσωμικών γονιδίων μοτίβα πρόσδεσης για τους μεταγραφικούς παράγοντες GATA1 και PU.1, οι οποίοι συντονίζοντας ανταγωνιστικά προγράμματα έκφρασης γονιδίων καθορίζουν την ερυθρά ή μυελολεμφική διαφοροποίηση, αντιστοίχως. Ο σχηματισμός μεταγραφικών συμπλόκων επιβεβαιώθηκε in vitro και in vivo στα ερυθρολευχαιμικά κύτταρα MEL, ένα καλά χαρακτηρισμένο μοντέλο για τη μελέτη του προγράμματος της ερυθράς διαφοροποίησης, όπου οι παράγοντες GATA1 και PU.1 συν-εκφράζονται. Η in vivo πρόσδεση των παραγόντων GATA1 και PU.1 στον προαγωγέα του γονιδίου RPS19, που βρίσκεται συχνότερα μεταλλαγμένο σε ασθενείς με DBA, εμφανίζει αντίστροφο προφίλ μεταβολής κατά τη διαφοροποίηση των κυττάρων MEL, το οποίο παραπέμπει στο λειτουργικό τους ανταγωνισμό. Επιπλέον, περισσότερα ορθόλογα ριβοσωμικά γονίδια που έχουν εμπλακεί στην ανθρώπινη παθοφυσιολογία αναγνωρίστηκαν ως άμεσοι στόχοι των μεταγραφικών παραγόντων GATA1 και PU.1, σε αντίθεση με άλλους αιμοποιητικούς παράγοντες που σχετίζονται με πρώιμα ή μετέπειτα στάδια της ερυθράς διαφοροποίησης. Η βιοπληροφορική ανάλυση δεδομένων ChIPseq από διαφορετικά μοντέλα ερυθροποίησης για όλα τα ριβοσωμικά γονίδια, αποκαλύπτει ένα εκτενές και δυναμικό προφίλ πρόσδεσης στους προαγωγείς τους από τους παράγοντες GATA1 και PU.1. Επίσης, η πρόσδεση από τον GATA1 συσχετίζεται θετικά με τα απόλυτα επίπεδα έκφρασης των γονιδίων των RPs κατά τα επιμέρους διακριτά μορφολογικά στάδια της ερυθράς διαφοροποίησης, στον άνθρωπο και στο ποντίκι. Τέλος, στην παρούσα διδακτορική διατριβή προσεγγίστηκε ο πιθανός ρόλος της ριβοσωμικής πρωτεΐνης RPL35a, η οποία έχει βρεθεί μεταλλαγμένη σε ασθενείς με DBA, σε αποφάσεις που σχετίζονται με το δυναμικό πολλαπλασιασμού, την ικανότητα διαφοροποίησης και της απόκρισης σε αποπτωτικά ερεθίσματα κυττάρων MEL που τροποποιήθηκαν γενετικά, ώστε να εκφράζουν έκτοπα το mRNA της RPL35a. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής, υποστηρίζουν την εμπλοκή συγκεκριμένων RPs σε κρίσιμες κυτταρικές λειτουργίες, εκτός από το δομικό τους ρόλο στο ριβόσωμα. Επιπλέον, η μελέτη της πιθανής ρύθμισης των γονιδίων RPs από αιμοποιητικούς μεταγραφικούς παράγοντες, προτείνει την ύπαρξη συγκεκριμένων ρυθμιστικών μηχανισμών για τη διασφάλιση της ισορροπημένης ριβοσωμικής βιογένεσης κατά την ερυθροποίηση, με πιθανές προεκτάσεις στην ερμηνεία της συγκεκριμένης ιστικής εξειδίκευσης που εκδηλώνεται παθοφυσιολογικά λόγω μεταλλάξεων των γονιδίων των RPs.