Читать реферат по всему другому: "Структурно-функціональні особливості кіназ рибосомного білка S6 - S6К1 та S6К2 (автореферат)"

назад (Назад)скачать (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

33Національна академія наук України

Інститут молекулярної біології та генетики

ФІЛОНЕНКО ВАЛЕРІЙ ВІКТОРОВИЧ

УДК 577.218

577.217

Структурно-функціональні особливості кіназ рибосомного білка S6 - S6К1 та S6К2

03.00.03 – молекулярна біологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора біологічних наук

КИЇВ 2005

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у відділі структури та функцій нуклеїнових кислот Інституту молекулярної біології та генетики НАН України. Окремі дослідження проведено в лабораторії клітинної регуляції Інституту ракових досліджень Людвіга (м.Лондон, Велика Британія).Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАН України

Риндич Алла Володимирівна,

Інститут молекулярної біології та генетики НАН України,

зав. відділу молекулярної онкогенетики;

доктор біологічних наук, професор

Матишевська Ольга Павлівна,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка,

професор кафедри біохімії;

доктор біологічних наук

Сидоренко Світлана Павлівна

Інститут експериментальної патології, онкології та радіобіології імені Р.Є.Кавецького НАН України,

завідувач лабораторії сигнальних каскадів клітини.

Провідна установа: Інститут біології клітини НАН України, м.Львів.Захист дисертації відбудеться“27” вересня 2005 року о 10-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.237.01 Інституту молекулярної біології та генетики НАН України за адресою: 03143, м.Київ-143, вул..Заболотного, 150.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту молекулярної біології та генетики НАН України.

Автореферат розіслано 26 серпня 2005 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наукО.В. ПідпалаЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність проблеми. Сигнальні системи клітини відіграють ключову роль у координованій регуляції функціонування окремо взятої клітини і організму в цілому. Їхня основна функція полягає в передачі позаклітинних стимулів, що індукуються гормонами, факторами росту, цитокінами, від рецепторів клітинної мембрани до відповідних компартментів клітини (ядро, цитоплазма), що, в свою чергу, призводить до змін експресії відповідних генів як на рівні транскрипції, так і на рівні трансляції мРНК (Conlon et al., 1999; Fingar et al., 2004). Передача позаклітинного сигналу опосередковується складним каскадом послідовних фосфорилювань/дефосфорилювань компонентів сигнальних шляхів, що відповідно опосередковуються кіназами/фосфатазами білків і ліпідів. Дослідження молекулярних механізмів передачі позаклітинних стимулів лежить в основі розуміння шляхів міжклітинної комунікації і регуляції функціонування окремо взятої клітини.

Ціла низка патологій, включаючи злоякісну трансформацію клітини, діабет, ожиріння, серцево-судинні захворювання та інші, супроводжується порушеннями функціонування сигнальних систем пов’язаних зі змінами експресії чи активності їхніх окремих компонентів (Holland et al., 2004). У багатьох випадках компоненти сигнальних систем, що зазнають суттєвих змін у процесі онкогенезу, а саме - рецептори клітинної мембрани та їхні ліганди, адапторні білки, кінази та фосфатази білків та ліпідів, використовують у сучасній онкології як біомаркери злоякісної трансформації, а також як безпосередні мішені в специфічній хіміо- та імунотерапії онкологічних захворювань (Sebolt-Leopold and Herrera, 2004; Xu et al., 2004; Stephens et al., 2005).

Все більш зрозумілішим стає те, що причиною зазначених патологій є багатофакторні порушення у функціонуванні клітин. Навіть у межах патологій, що мають однакові клінічні прояви, існують суттєві відмінності на молекулярному рівні, в тому числі і серед сигнальних молекул. Таким чином, дослідження сигнальних систем як у нормі, так і при патологічних станах дозволяє виявити нові молекулярні маркери для розробки сучасних підходів в діагностиці та терапії цілої низки патологій.

Згідно з даними літератури, РІ3К/mTOR-залежний сигнальний шлях, що знаходиться під контролем відповідно РІ3К (фосфатидилінозитол 3’-кінази) та mTOR кінази, є одним з провідних у регуляції основних клітинних функцій, а саме - росту клітин, проліферації, диференціації та апоптозу. Активація РІ3К/mTOR сигнального шляху починається з активації власне РІ3 кінази, що індукується активованими внаслідок взаємодії з позаклітинними мітогенами рецепторами плазматичної мембрани (Richardson et al., 2004). Активність mTOR кінази залежить не лише від дії мітогенних стимулів, опосередкованих РІ3К, а і від сигналів, індукованих поживними речовинами (амінокислотами, глюкозою, жирними кислотами) (Tee et al., 2005).

Відповідальними за одну з кінцевих ланок у передачі мітогенних стимулів у клітині є родина кіназ рибосомного білка S6 (S6К), донедавна представлена лише однією - S6К1 (Kozma et al., 1990). Саме завдяки S6К відбувається конвертація позаклітинних стимулів у безпосередню фізіологічну відповідь клітини, а саме - активацію білкового синтезу. Каталітична активність S6К полягає у фосфорилюванні рибосомного білка S6 і, як наслідок, активації трансляції цілого субкласу мРНК, що містять у 5’-ділянці, яка не транслюється (5’UTR), специфічну олігопіримідинову послідовність. Ці мРНК кодують компоненти апарату трансляції – рибосомні білки та деякі фактори трансляції (Thomas et al., 2002).

Треба зазначити, що регуляція на рівні трансляції завдяки присутності структурованих послідовностей в 5’UTR властива цілій низці макромолекул, залучених до регуляції клітинного циклу. Однак механізми такої активації ще детально не досліджені, хоча і підкреслюється провідна роль фосфорилювання та дефосфорилювання відповідних білків (Pickering et al., 2005).

На сьогодні існують підтвердження того, що з активацією S6К пов’язана активація транскрипції і генів рибосомних РНК і відповідно функціонування S6К1 безпосередньо пов’язане з регуляцією біогенезу рибосом (Hannan et al., 2003). Таким чином, S6K є одним із ключових ензимів, причетних не лише до регуляції трансляції мРНК компонентів апарату трансляції, а й до регуляції в цілому білкового синтезу в клітині, індукованого мітогенними стимулами.

Доведено, що S6К здатна фосфорилювати in vitro цілу низку додаткових субстратів, а саме: проапоптичний білок BAD (Harada et al., 2001); білок SKAR, що бере участь у сплайсингу мРНК (Richardson et al., 2004); фактор транскрипції CREM (de Groot et al., 1994); субстрат інсулінового рецептора (IRS) (Harrington et al., 2005); фактор ініціації трансляції білкового синтезу 4В (eIF4B) (Raught et al., 2004). Відповідно функції S6К не обмежені лише регуляцією білкового синтезу, однак вони мають бути підтвердженими in vivo.

На момент початку досліджень напевно було відомо про наявність лише однієї форми S6К, хоча експерименти з нокаутними по гену S6К мишами свідчили про можливість існування додаткової форми S6К, здатної, хоча і частково, компенсувати її відсутність (Shima et al., 1998). Нещодавно паралельно з нашими дослідженнями декількома групами було ідентифіковано нову форму S6К, названу S6К2 (Saitoh et al., 1998; Lee-Fruman et al., 1999; Koh et al., 1999).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає основному плану фундаментальних досліджень, які проводяться у відділі структури та функцій нуклеїнових кислот Інституту молекулярної біології та генетики НАН України за бюджетною темою №2.2.4.10 – “Дослідження сигнальних шляхів при злоякісній трансформації та пошук пухлиноспецифічних антигенів” (номер державної реєстрації - 0101U000360, 2001-2005 рр.), а також у рамках співробітництва з Інститутом ракових досліджень Людвіга (Лондон, Велика Британія), згідно з договором про наукове співробітництво.

Мета та завдання дослідження. Метою дослідження було визначення структурно-функціональних особливостей представників родини кіназ рибосомного білка S6 – S6K1 та S6K2 і з’ясування відмінностей у рівні їхньої експресії та субклітинній локалізації в нормальних тканинах та пухлинах людини. Відповідно до мети поставлено такі завдання:

1. Провести детальний порівняльний аналіз первинних структур S6К1 та S6К2.