Ανάλυση της λειτουργικής συμμετοχής σηματοδοτικών μονοπατιών αντιοξειδωτικής απόκρισης στη γήρανση και την καρκινογένεση
Authors: Σκληρού Αιμιλία 
Published: September 2021

Η διατήρηση της ομοιοδυναμικής ισορροπίας του πρωτεώματος (πρωτεόσταση) είναι απαραίτητη για την κυτταρική ομοιοστασία και την επιβίωση του οργανισμού και επιτελείται από ένα σύνθετο δίκτυο παραγόντων, που ονομάζεται δίκτυο πρωτεόστασης. Βασικά συστατικά του δικτύου πρωτεόστασης είναι οι μοριακές συνοδοί, τα πρωτεολυτικά μονοπάτια ουβικιτίνης-πρωτεασώματος και αυτοφαγίας-λυσοσώματος καθώς και το σηματοδοτικό μονοπάτι NRF2/KEAP1, που είναι υπεύθυνο για την απόκριση των κυττάρων σε οξειδωτικό και/ή ηλεκτρόφιλο στρες. Η διατάραξη της πρωτεόστασης οδηγεί σε πρωτεωμική αστάθεια και πρωτεοτοξικό στρες και αποτελεί ορόσημο της γήρανσης. Επιπλέον, πρόσφατα προτάθηκε ότι η απορρύθμιση της πρωτεόστασης πιθανόν συνιστά και ορόσημο του καρκίνου. Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής υπήρξε η συστηματική μελέτη της λειτουργικής συμμετοχής σηματοδοτικών μονοπατιών αντιοξειδωτικής απόκρισης στη γήρανση και την καρκινογένεση. Καθώς τα σηματοδοτικά αυτά μονοπάτια ρυθμίζουν (μεταξύ άλλων) και το δίκτυο πρωτεόστασης, μελετήθηκαν επίσης οι λειτουργικές μεταβολές του δικτύου πρωτεόστασης κατά την κυτταρική γήρανση, η επίδραση βιοδραστικών μορίων σε αντιοξειδωτικά ρυθμιστικά μονοπάτια και/ή στο δίκτυο πρωτεόστασης στον παρατηρηθέντα κυτταρικό φαινότυπο, καθώς και η λειτουργική εμπλοκή της πρωτεωμικής αστάθειας στην καρκινογένεση. Σε συνέχεια μίας εκτενούς μελέτης σάρωσης υψηλής απόδοσης βιοδραστικών μορίων έναντι της κυτταρικής γήρανσης, στην παρούσα Διατριβή εστιάσαμε τη μελέτη μας στο πεπτίδιο Hexapeptide-11, που αρχικά απομονώθηκε από εκχυλίσματα σακχαρομύκητα και αργότερα συντέθηκε με σύνθεση στερεάς φάσης σε υψηλή καθαρότητα καθώς και στο ημι-συνθετικό παράγωγο των ιντιρουμπινών, 6-bromoindirubin-3’-oxime (6BIO), το οποίο εντοπίζεται σε χρωστικές παραγόμενες κυρίως από φυτά και βρώσιμα γαστερόποδα μαλάκια και θεωρείται ένας ειδικός αναστολέας της κινάσης της συνθετάσης του γλυκογόνου 3β (GSK3β). Τα ευρήματά μας έδειξαν ότι και τα δύο μόρια αποτελούν σημαντικούς θετικούς ρυθμιστές του δικτύου πρωτεόστασης και της αντιοξειδωτικής απόκρισης σε ανθρώπινους φυσιολογικούς ινοβλάστες. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι το Hexapeptide-11 παρέχει σημαντική προστασία σε ινοβλάστες έναντι της πρώιμα επαγόμενης κυτταρικής γήρανσης λόγω οξειδωτικού στρες και ενδεχομένως θα μπορούσε να εμφανίζει αντι-γηραντικές ιδιότητες. Όσον αφορά στο 6BΙΟ, βρέθηκε ότι μειώνει το ενδοκυτταρικό οξειδωτικό φορτίο και αυξάνει την ανθεκτικότητα των κυττάρων σε στρεσογόνους παράγοντες. Επιπρόσθετα, διαπιστώθηκε ότι η παρατεταμένη χορήγηση του 6BIO, παρόλο που προκαλεί ελάττωση του πολλαπλασιαστικού δυναμικού των κυττάρων, μειώνει τα σχετιζόμενα με την κυτταρική γήρανση επίπεδα οξειδωτικού και πρωτεοτοξικού στρες και συνεπώς, θα μπορούσε να αποτελέσει ένα μόριο με αντι-καρκινική δράση. Στη συνέχεια, προκειμένου να μελετήσουμε εάν η πρωτεωμική αστάθεια εμπλέκεται στις διάφορες φάσεις της καρκινογένεσης, χρησιμοποιήθηκαν τα κυτταρικά μοντέλα σταδιακής γενετικής καρκινογένεσης ινοβλαστών και επιθηλιακών κυττάρων. Τα μοντέλα αυτά αφορούν στη σταδιακή επιμόλυνση των φυσιολογικών κυττάρων με το γονίδιο hTERT (σταθεροποίηση του μήκους των τελομερών), το ογκογονίδιο SV40 large-T (LT) (απενεργοποίηση των ογκοκατασταλτικών πρωτεϊνών p53 και pRB), καθώς και το ογκογόνο αλληλόμορφο του HRAS γονιδίου, το HRASV12. Επίσης, μελετήθηκε η έκφραση γονιδίων του δικτύου πρωτεόστασης σε βιοψίες ασθενών με καρκίνο μαστού και παχέος εντέρου. Τα ευρήματά μας στα υπό μελέτη κυτταρικά μοντέλα έδειξαν σημαντικές μεταβολές στο δίκτυο πρωτεόστασης, όσον αφορά τόσο στη διαφορική έκφραση των βασικών συστατικών του όσο και στη συσσώρευση πρωτεωμικής αστάθειας κατά την εξέλιξη της καρκινογένεσης. Επιπρόσθετα, η μελέτη των γονιδίων πρωτεόστασης σε βιοψίες ασθενών με καρκίνο παχέος εντέρου κατέδειξε σημαντική μειορρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων των μοριακών συνοδών CLU και HSPB3 στην πλειοψηφία των κακοήθων όγκων. Παράλληλα, σε βιοψίες ασθενών με καρκίνο μαστού παρατηρήθηκε σημαντική μειορρύθμιση της έκφρασης του γονιδίου της μοριακής συνοδού HSPB2 σε σχέση με τον φυσιολογικό παρακείμενο ιστό. Τα ευρήματα αυτά δεικνύουν ότι η πρωτεωμική αστάθεια πιθανόν αποτελεί σημαντικό πρώιμο ορόσημο εξέλιξης της καρκινογένεσης.