Hanna G
Transkrypt
Hanna G
„Zmiany stanu oksydacyjno – redukcyjnego cytoplazmy jako element komunikacji jądro komórkowe – mitochondrium” Hanna Gałgańska 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 Prawidłowe funkcjonowanie mitochondriów jest możliwe dzięki skutecznej komunikacji między mitochondriami i jądrem komórkowym, która z kolei wymaga zmiany w ekspresji i funkcjonowaniu szeregu białek zlokalizowanych w różnych przedziałach komórkowych. Istotną rolę w inicjowaniu tych zmian odgrywają sygnały, generowane przez mitochondria. Mogą one polegać na zmianach wewnątrzkomórkowych stanów oksydacyjno-redukcyjnych (redoks), w tym w obrębie cytozolu, a zmiany te pośredniczyć mogą następnie w regulacji ekspresji białek, także na poziomie transkrypcji, jak i ich aktywności, stabilizacji, lokalizacji, dostępności i oddziaływań z innymi cząsteczkami. Zależny od potencjału kanał o selektywności anionowej (VDAC) bierze udział w transporcie metabolitów przez zewnętrzną błonę mitochondriów. W niniejszej pracy wykorzystano mutanty Saccharomyces cerevisiae, pozbawione jednej z izoform białka VDAC, w warunkach kontrolowanego stanu oksydacyjno – redukcyjnego (redoks) w mitochondriach i cytozolu. Stwierdzono, że: 1. Izoformy białka VDAC to istotny czynnik pośredniczący w determinacji wewnątrzkomórkowych stanów redoks w komórkach S. cerevisiae. W determinacji stanu redoks w obrębie cytozolu uczestniczy głównie izoforma VDAC1, przy czym izoforma VDAC2 wywiera efekt ilościowy. Natomiast w przypadku stanu redoks w mitochondriach istotny jest udział obu izoform. Co ciekawe, izoforma VDAC2 jest kluczowa dla koordynacji stanów redoks między mitochondriami i cytozolem. 2. Aktywność podstawowych enzymów antyoksydacyjnych w cytozolu (CuZnSOD i katalaza) oraz w mitochondriach (MnSOD, peroksydaza glutationowa i reduktaza glutationowa) odpowiada zmianom stanów redoks w tych przedziałach, obserwowanym w nieobecności danej izoformy białka VDAC. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 3. Różnice stanu redoks w obrębie cytozolu, obserwowane dla badanych komórek szczepu dzikiego i mutantów, współwystępują z różnicami w poziomie uwalniania O2•− z mitochondriów, przy czym w uwalnianiu O2•− z mitochondriów uczestniczy także kompleks TOM, co jest szczególnie widoczne w przypadku mutanta pozbawionego kanału VDAC (izoforma VDAC1). 4. Stan redoks w obrębie cytozolu odgrywa istotną rolę w determinacji poziomu ekspresji białek tworzących kanały w kompleksach importowych zewnętrznej błony mitochondrialnej. Co więcej, poziom ekspresji białka Tom40 wykazuje korelację z poziomem uwalniania O2•− z mitochondriów. 5. Wewnątrzkomórkowy stan redoks uczestniczy w regulacji procesu importu niektórych białek (Tob55/Sam50) do mitochondriów. 6. Modyfikacja wewnątrzkomórkowych stanów redoks prowadzi do przewidywalnych zmian w poziomie ekspresji białek tworzących kanały w kompleksach importowych zewnętrznej błony mitochondrialnej, przebiegu importu Tob55/Sam50 do mitochondriów, aktywności podstawowych enzymów antyoksydacyjnych i poziomie uwalniania O2•− z mitochondriów. 7. Wewnątrzkomórkowy stan redoks jest istotnym czynnikiem regulującym poziom mRNA kodujących białka uczestniczące w imporcie białka do mitochondriów (Mdm10, Tob38, Tob55, Tim22, Tim23 i Tom40), enzymy antyoksydacyjne (MnSOD i CuZnSOD) oraz białka uczestniczące w komunikacji między jądrem komórkowym i mitochondriami (Mks1 i Rtg2) i jądrowe czynniki transkrypcyjne uczestniczące w adaptacji do zmian stanów redoks (Msn2, Msn4, Yap1, Yap2, Skn7), jak i białko Sir2, pełniące funkcję czujnika stanu redoks w jądrze komórkowym. Należy jednak zauważyć, że VDAC1 wpływa na poziom transkryptów genów kodujących białka także w sposób niezależny od stanu redoks (Hap4, Rtg1). 8. Podsumowując, zmiany wewnątrzkomórkowych stanów redoks w komórkach S. cerevisiae, w tym w obrębie cytozolu, odgrywają istotną rolę w regulacji ekspresji szeregu białek komórkowych, w tym białek kluczowych dla prawidłowego funkcjonowania mitochondriów oraz komunikacji między jądrem komórkowym i mitochondriami. W determinacji wewnątrzkomórkowych stanów redoks pośredniczą izoformy białka VDAC, przy czym przynajmniej częściowo zjawisko to nie zależy od funkcji kanałowej białka VDAC. Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego