Διερεύνηση των μοριακών μηχανισμών δράσης του επαγόμενου από την υποξία μεταγραφικού παράγοντα ΗΙF-2α
Authors: Γκοτινάκου Ιωάννα-Μαρία 
Published: September 2021

Ο επαγόμενος από την υποξία παράγοντας 2 (HIF-2) είναι βασικό συστατικό της κυτταρικής προσαρμογής στην ελάττωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου. Ο HIF-2 είναι μεταγραφικός ενεργοποιητής αποτελούμενος από μια άλφα υπομονάδα που ρυθμίζεται από το οξυγόνο (HIF-α) και την HIF-1β υπομονάδα (ARNT) που εκφράζεται σταθερά. Αν και το οξυγόνο αποτελεί κύριο ρυθμιστή του HIF-2α, η μεταγραφική ενεργότητα του HIF-2 ελέγχεται, επίσης, από μηχανισμούς που δεν εξαρτώνται από αυτό, όπως η φωσφορυλίωση. Αν και η λειτουργία του HIF-2 είχε συσχετιστεί παλαιότερα με την ενεργοποίηση του μονοπατιού των ERK1/2, δεν υπήρχαν στοιχεία για την άμεση φωσφορυλίωση του HIF-2α από τις ERK αλλά και για τον μοριακό μηχανισμό που ελέγχει την δράση του μεταγραφικού παράγοντα.Στο πρώτο μέρος της διατριβής, διερευνήσαμε τη φωσφορυλίωση του HIF-2α από τις ERK1/2 σε συνθήκες υποξίας. Αρχικά, δείξαμε ότι ο HIF-2α φωσφορυλιώνεται στο κατάλοιπο σερίνης 672. Η κατάργηση της φωσφορυλίωσης, μειώνει τη μεταγραφική δράση του HIF-2 λόγω μετατόπισης του HIF-2α στο κυτταρόπλασμα χωρίς ταυτόχρονη αλλαγή των επιπέδων της πρωτεΐνης του HIF-2α. Επιπλέον, δείξαμε ότι τόσο η συσσώρευση του HIF-2α στον πυρήνα, όσο και η μεταγραφική ενεργότητα του HIF-2 αποκαθίστανται με αναστολή της εξαγωγής των πυρηνικών πρωτεϊνών από τον αναστολέα της εξπορτίνης CRM1, λεπτομυκίνη Β. Επιπλέον δείξαμε ότι ο HIF-2α συνδέεται με την CRM1 με τρόπο ευαίσθητο στη φωσφορυλίωση. Τέλος, ταυτοποιήσαμε δύο κρίσιμα κατάλοιπα λευκίνης που γειτνιάζουν με την θέση φωσφορυλίωσης από τις ERK ως μέρη ενός εξαρτώμενου από τη CRM1, άτυπου, σήματος πυρηνικής εξαγωγής (NES). Η κατάργηση των καταλοίπων λευκίνης, αποκαθιστά την πυρηνική συσσώρευση και τη μεταγραφική ενεργότητα του HIF-2α που δεν τροποποιείται από τις ERK1/2. Συνοπτικά, αποκαλύψαμε ένα νέο ρυθμιστικό μηχανισμό του HIF-2, που περιλαμβάνει τη φωσφορυλίωση του HIF-2α από τις ERK1/2 η οποία ελέγχει τον εντοπισμό του HIF-2α στον πυρήνα και, συνεπώς, την μεταγραφική δράση του HIF-2. Οι HIF είναι σημαντικοί ρυθμιστές της προσαρμογής των καρκινικών κυττάρων στην υποξία. Πληθώρα βιβλιογραφικών δεδομένων καταδεικνύει την αντικαρκινική δράση της βιταμίνης D. Παρότι υπάρχουν λίγες αναφορές που υποδεικνύουν ότι η HIF-1α υπομονάδα ρυθμίζεται από τον βιοενεργό μεταβολίτη της βιταμίνης D, 1,25(OH)2D, δεν υπάρχουν στοιχεία που να συνδέουν τη δράση της 1,25(OH)2D με τον HIF-2α. Δεύτερος στόχος της διατριβής ήταν η συγκριτική μελέτη της δράσης της 1,25(OH)2D στη ρύθμιση των HIF-α υπομονάδων σε καρκινικά κύτταρα, Huh7. Δείξαμε ότι παρουσία της 1,25(OH)2D μειώνονται τα πρωτεϊνικά επίπεδα των HIF-α και η μεταγραφική δράση των HIF σε συνθήκες υποξίας. Πειράματα αποσιώπησης του υποδοχέα της βιταμίνης D3 (VDR) σε συνθήκες υποξίας έδειξαν ότι η μείωση των πρωτεϊνικών επιπέδων των HIF-α και της μεταγραφικής δράσης των HIF διαμεσολαβείται από κάποιον μηχανισμό που είναι ανεξάρτητος της γενωμικής δράσης της 1,25(OH)2D. Περαιτέρω αποσαφήνιση του ρυθμιστικού μηχανισμού δράσης της 1,25(OH)2D στην ενεργότητα των HIF θα μπορούσε δυνητικά να συμβάλει σε θεραπευτικές προσεγγίσεις νοσημάτων όπως ο καρκίνος του ήπατος.