„Proteom N-homocysteinylacji u myszy i człowieka: Rola hydrolazy

„Proteom N-homocysteinylacji u myszy i człowieka: Rola hydrolazy
bleomycyny”
Joanna Suszyńska-Zajczyk
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Od szeregu lat homocysteina (Hcy) jest obiektem intensywnych badań w kontekście
patofizjologii
człowieka.
Podwyższony
poziom
Hcy
w
osoczu
(>15
M),
zwany
hiperhomocysteinemią, spowodowany wadami genetycznymi w metabolizmie Hcy oraz
czynnikami środowiskowymi, takimi jak między innymi: wysokobiałkowa dieta, brak ruchu,
palenie tytoniu bądź niedobory witamin, prowadzi do zmian patologicznych w wielu organach
i przedwczesnej śmierci z powodu komplikacji w układzie krwionośnym. McCully
zaobserwował zaawansowaną miażdżycę u dzieci z wrodzonymi wadami genetycznymi w
metabolizmie Hcy i zaproponował hipotezę, że Hcy jest przyczyną chorób układu krążenia u
ludzi. Dowody na to, pochodzą z badań nad hiperhomocysteinemią na modelach
zwierzęcych, głównie mysich. Hiperhomocysteinemia jest niezależnym czynnikiem ryzyka
rozwoju wielu chorób człowieka włączając m. in. miażdżycę, chorobę niedokrwienną serca,
udar mózgu jak również choroby neurodegeneracyjne tj. choroba Alzheimera (AD).
Dotychczasowe badania prowadzone przez zespół prof. Jakubowskiego nad
metabolizmem Hcy sugerują, że jeden z jej metabolitów- tiolakton homocysteiny (HTL)
odgrywa ważną rolę w patofizjologii człowieka. Konwersja Hcy do HTL jest katalizowana
przez syntetazę metionylo-tRNA. Cykliczny HTL jest wysoce reaktywnym metabolitem, który
przy bardzo niskich stężeniach, rzędu 10nM, spontanicznie tworzy wiązanie amidowe z
grupą ε-aminową reszt lizyny w białku (N-homocysteinylacja). N-homocysteinylowane białka,
które odkryto początkowo w hodowlach ludzkich fibroblastów i komórek śródbłonka ex vivo,
występują powszechnie w organizmach ludzi i zwierząt. Konsekwencjami patofizjologicznymi
N-homocysteinylacji białek w kontekście chorób człowieka są między innymi: upośledzenie
bądź inaktywacje funkcji białka, aktywacja szlaków immunologicznych prowadzących do
syntezy przeciwciał przeciw N-Hcy-białkom, agregacja N-Hcy-fibrynogenu w zakrzepicy, oraz
zaostrzenie stanu zapalnego naczyń krwionośnych.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Jednym z dwóch znanych sposobów detoksykacji HTL jest jego usuwanie z organizmu
wraz z moczem. Drugim sposobem jest enzymatyczna hydroliza HTL. Znane są dwa enzymy
posiadające tę zdolność: zewnątrzkomórkowa Hcy-tiolaktonaza/paraoksonaza 1 (PON1)
oraz wewnątrzkomórkowa Hcy-tiolaktonaza/hydrolaza bleomycyny (BLMH), których role jako
Hcy-tiolaktonazy zostały odkryte przez zespół prof. Jakubowskiego.
Celami moich badań eksperymentalnych są:
1.
Identyfikacja białek ulegających zróżnicowanej akumulacji pod wpływem HTL,
Hcy i N-Hcy-białek w ludzkich komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych (HUVEC)
hodowanych in vitro. Identyfikacja białek ulegających N-homocysteinylacji in vitro.
2.
Identyfikacja białek różnicujących proteom tkanek (wątroba, nerki, mózg)
myszy dzikich oraz z „knock-outem” genów kodujących enzymy hydrolizujące HTL.
Identyfikacja białek ulegających N-homocysteinylacji in vivo.
3.
Analiza roli BLMH (HTase, APase) i PON1 (HTase) w metabolizmie tiolaktonu-
Hcy w poszczególnych tkankach mysich oraz wpływu genotypu i diety na poziom
aktywności enzymatycznych BLMH i PON1.
Choroby układu krążenia są główną przyczyną śmiertelności mieszkańców UE i
stanowią około 40 proc. wszystkich zgonów (2 mln rocznie). Natomiast natężenie
umieralności mężczyzn, z powodu chorób układu krążenia, jest w Polsce ponad 90% wyższe
od średniego w krajach Unii Europejskiej. W przypadku kobiet analogiczna wartość wynosi
81%. W Wielkopolsce istnieją programy propagujące profilaktykę chorób układu krążenia,
jednak nadal nie wspiera się w dostatecznym stopniu wczesnego wykrywania i precyzyjnego
diagnozowania tych chorób. Natomiast choroba Alzheimera (AD) jest najczęstszą przyczyną
występowania otępienia u osób powyżej 65 roku życia. Szacunkowo w Polsce na AD choruje
ok. 200 tys. osób, na świecie ok. 30 mln, a ze względu na starzenie się społeczeństw w
krajach uprzemysłowionych zakłada się, że liczba chorych do roku 2050 potroi się.
Prowadzone przeze mnie badania identyfikacji białek w organizmie, na które wpływ ma
tiolakton homocysteiny pozwolą na poznanie procesów biochemicznych, których zaburzenia
mogą uczestniczyć w patologicznych następstwach hiperhomocysteinemii,
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
A.
B.
Przykładowe elektroforetogramy rozdziałów dwukierunkowych białek wątroby mysiej z zaznaczonymi
białkami różnicującymi:
A. mysz typu dzikiego, dieta standardowa; B. Mysz Blmh-/-, dieta wyskokometioninowa.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego