Ο ρόλος των μιτωτικών κινασών στην ασύμμετρη κυτταρική διαίρεση
Authors: Κιοσσέ Θεοφανή 
Published: September 2021

Η Haspin είναι μια κινάση Ser/Thr που ανακαλύφθηκε σε σπερματοκύτταρα όρχεως ποντικού το 1994, από τους Tanaka et al. Έκτοτε η λειτουργία της έχει συνδεθεί με τη μιτωτική διαίρεση των σωματικών κυττάρων. Ο ρόλος της συνοψίζεται σε τέσσερα βασικά σημεία: α) τη φωσφορυλίωση της H3T3, β) τη συγκρότηση του CPC στα κεντρομερίδια κατά την έναρξη της μιτωτικής διαίρεσης (μέσω της σύνδεσης Η3Τ3ph-Survivin), γ) την προστασία της κεντρομεριδιακής συνοχής μεταξύ των αδελφών χρωματίδων έως τη μετάφαση/ανάφαση (μέσω του μοτίβου ΡΙΜ στο αμινο-τελικό της άκρο) και δ) την αναστολή της μεταγραφής κατά τη διάρκεια της μίτωσης (μέσω του Η3Τ3ph/H3K4me3 διακόπτη φωσφορυλίωσης/μεθυλίωσης). Εκφράζεται σε παχυταινικά σπερματοκύτταρα και μιτωτικά ενεργούς ιστούς. Σύμφωνα με την βιβλιογραφία, τα επίπεδα του RNA της παρουσιάζουν ετερογένεια μεταξύ ιστών και κυτταρικών τύπων, ενώ και ο υποκινητής της παρουσιάζει διαφορετικά επίπεδα μεθυλίωσης σε σωματικούς ιστούς, σε γαμετικούς ιστούς και σε σειρές βλαστικών κυττάρων. Τα δεδομένα της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποκαλύπτουν την πολύπλευρη λειτουργία της Haspin στα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα και στους αρσενικούς γαμέτες του ποντικιού. Στους τελευταίους, η έκφραση ή/και η ενεργοποίησή της είναι διακοπτόμενη, καθώς μεσολαβούν χρονικά διαστήματα εντός της σπερματογένεσης όπου η φωσφωρυλίωση που καταλύει η συγκεκριμένη κινάση δεν ανιχνεύεται. Αρχικά, ταυτοποιήθηκε η παρουσία της σε μιτωτικά διαιρούμενα σπερματογόνια και μειωτικά διαιρούμενα σπερματοκύτταρα, διαμέσου της Η3Τ3ph. Στα μιτωτικά σπερματογόνια βρέθηκε σε περικεντρομεριδιακές περιοχές αλλά και στους βραχίονες των χρωμοσωμάτων. Η κατανομή αυτή δεν διαφοροποιήθηκε από το πρώτο κύμα της σπερματογένεσης, στα ενήλικα ποντίκια. Η ίδια τροποποίηση απουσίαζε από σπερματοκύτταρα κατά την πρόφαση Ι και τη διακίνηση, εντοπίστηκε όμως από τη μετάφαση Ι έως και τη μετάφαση ΙΙ. Ενώ στην πρώτη μειωτική διαίρεση εντοπίστηκε τόσο στις περικεντρομεριδιακές περιοχές, όσο και μεταξύ των ομόλογων χρωμοσωμάτων, η κατανομή της βρέθηκε να περιορίζεται σταδιακά πλησίον των κεντρομεριδίων από την ανάφαση Ι, μέχρι το τέλος της δεύτερης μειωτικής διαίρεσης. Τα παραπάνω ευρήματα δείχνουν ότι στις μιτωτικές διαιρέσεις των σπερματοκυττάρων είναι υπεύθυνη για τη συγκρότηση του CPC και την προστασία της συνοχής των αδελφών χρωματίδων, όπως και στα σωματικά κύτταρα. Ακόμη, είναι δυνατόν να υποβοηθά την ανατροφοδότηση του κύκλου ενεργοποίησης του CPC και την προστασία της συνοχής, σε συνεργασία με την Rec8, κατά τη διάρκεια των μειωτικών διαιρέσεων. Μετά από ένα διάστημα απουσίας κατά τον κύκλο ωρίμανσης του επιθηλίου του όρχεως, η H3T3ph βρέθηκε σε ευχρωματινικές περιοχές απλοειδών σπερματίδων πριν την έναρξη της υπερ-συμπύκνωσης του γενετικού υλικού στην κεφαλή του ώριμου σπέρματος. Παράλληλα, δείχθηκε ότι η απαλοιφή του γονιδίου της και η υπερέκφρασή του σε εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα επηρεάζουν σημαντικά για τη σπερματογένεση γονίδια, όπως το SCML2 και το DAZL. Τα προϊόντα των γονιδίων αυτών βρέθηκαν να συνυπάρχουν με την H3T3ph στις ευχρωματινικές περιοχές όψιμων στρογγυλών και επιμηκυνόμενων σπερματίδων βήματος 8 έως 10. Ταυτόχρονα με τα παραπάνω, επιβεβαιώθηκε η παρουσία της τριπλής τροποποίησης PMM σε μιτωτικά και μειωτικά διαιρούμενα κύτταρα του όρχεως. Αποδείχθηκε ότι η εγκατάσταση των τροποποιήσεων μεθυλίωσης προηγείται της εγκατάστασης της φωσφωρυλίωσης που ολοκληρώνει την PMM-υπογραφή στις απλοειδείς σπερματίδες. Τα πειράματα ανταγωνιστικής αναστολής, σε συνδυασμό με την ανοσοκατακρήμνιση, έδειξαν ότι στους όρχεις υπάρχουν «ενδιάμεσες καταστάσεις χρωματίνης», οι οποίες αντικατοπτρίζονται στην εναλλαγή συνδυασμών του μοτίβου PMM. Η παρουσία των μεθυλιώσεων στους πρώιμους κυτταρικούς τύπους και της φωσφορυλίωσης στους όψιμους αναδεικνύει τη συμμετοχή της H3T3ph στους μηχανισμούς ελέγχου της συμπύκνωσης της χρωματίνης και της μεταγραφικής δραστηριότητας. Όλα τα παραπάνω δεδομένα, υπέδειξαν ότι ίσως η Haspin να έχει επικουρικό ρόλο στις μιτωτικές διαιρέσεις των σωματικών κυττάρων και κύριο στη ρύθμιση της σπερματογένεσης. Ειδικότερα, στις απλοειδείς σπερματίδες ίσως η H3T3ph, σε συνδυασμό με την H3K4me3 και την 3R8me2, να λειτουργεί ως διακόπτης ελέγχου της έκφρασης τόσο των γονιδίων στόχων, όσο και των καταστολέων τους. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, κρίνεται σκόπιμο να διερευνηθεί η πιθανή αλληλεπίδρασης της Haspin με πρωτεΐνες-ρυθμιστές στο περιβάλλον του όρχεως. Η παρουσία αμφίσημων τροποποιήσεων στο αμινο-τελικό άκρο της ιστόνης Η3 και ο ρόλος τους στη διατήρηση μιας «ενδιάμεσης κατάστασης» στους υποκινητές γονιδίων που αυτές βρίσκονται είναι καλά τεκμηριωμένα στη βιβλιογραφία. Περαιτέρω έλεγχος της παρουσίας της Haspin στα διάφορα στάδια, με τεχνικές in situ υβριδισμού, θα δώσει απαντήσεις για το ρόλο της κατά τη γαμετογένεση.