Eliza Pawlik-Pachucka „Wpływ modyfikacji epigenetycznych

advertisement
Eliza Pawlik-Pachucka
„Wpływ modyfikacji epigenetycznych na zależne od wieku zmiany ekspresji genu THRB
kodującego jądrowe receptory trijodotyroniny”.
Starzenie
jest
naturalnym,
wieloczynnikowo
uwarunkowanym
procesem
rozpoczynającym się na poziomie molekularnym, którego skutkiem jest zmniejszenie
zdolności do utrzymania homeostazy i związany z tym wzrost ryzyka zachorowania na tzw.
choroby związane z wiekiem, na przykład choroby układu krążenia, cukrzycę 2 typu,
nowotwory i choroby neurodegeneracyjne. Głównym mechanizmem molekularnym
prowadzącym do starzenia, jest narastająca z wiekiem niestabilność genomu, do której
dochodzi wskutek różnych przyczyn. Jedną z nich jest akumulacja fizyko-chemicznych
uszkodzeń DNA, które powstają pod wpływem działania czynników środowiskowych oraz
czynników endogennych – produktów ubocznych oddychania komórkowego oraz
metabolizmu komórkowego, przede wszystkim reaktywnych form tlenu (ROS). Ponadto,
środowisko modyfikuje tempo i przebieg procesu starzenia poprzez wpływ na epigenom –
zespół niezmieniających sekwencji modyfikacji (metylacji genomowego DNA, modyfikacji
kowalencyjnych białek histonowych i mikroRNA), które wpływają na stopień aktywności
genów. Starzeniu towarzyszy tzw. dryft epigenetyczny – związana z wiekiem zmiana
epigenomu. Jednym z głównych hormonów kontrolujących metabolizm komórkowy, a więc i
produkcję ubocznych produktów łańcucha oddechowego, ROS, jest trijodotyronina (T3),
która za pośrednictwem swoistych jądrowych receptorów (TR) reguluje ekspresję docelowych
genów znajdujących się nie tylko w genomowym, ale i w mitochondrialnym DNA. T3 za
pośrednictwem TR reguluje również, w mechanizmie pozagenomowym, liczne procesy
biologiczne przebiegające w cytoplazmie komórki. Receptory dla T3 obecne są w każdej
tkance ludzkiego organizmu, w tym również w komórkach jądrzastych krwi, gdzie za ich
pośrednictwem T3 bierze udział w regulowaniu swoistej i nieswoistej odpowiedzi
immunologicznej.
Prawidłowemu starzeniu towarzyszy niewielkie obniżenie funkcji tarczycy, przy czym
stężenia hormonów tarczycy pozostają blisko dolnej granicy normy lub dochodzi do
subklinicznej (bezobjawowej) niewydolności tarczycy. Niższa aktywność osi tarczycowej
sprzyja długowieczności, co może mieć związek ze zmniejszeniem tempa metabolizmu,
spowolnioną produkcją ROS i wolniejszą akumulacją uszkodzeń materiału genetycznego. Z
wiekiem dochodzi do istotnych zmian w funkcjonowaniu układu odpornościowego
(immunostarzenia).
Możliwe
jest,
że
jednym
z
czynników
nasilających
proces
immunostarzenia jest zaburzenie metabolizmu oraz deregulacja immunologicznej funkcji
komórek odpornościowych wskutek nieprawidłowej funkcji TR i T3.
W niniejszej pracy zbadałam, jak z wiekiem zmienia się aktywność genu kodującego
receptor trijodotyroniny β w komórkach jednojądrzastych krwi (PBMC) osób młodych oraz
pomyślnie (zdrowo) się starzejących. Zaobserwowałam, iż zbadana metodą PCR czasu
rzeczywistego ekspresja genu THRB na poziomie mRNA w tychże komórkach jest
znamiennie niższa u osób w starszym wieku w porównaniu z osobami młodymi. Jednocześnie
zaobserwowałam, iż osoby starsze miały niższe stężenia T3. Wyniki te sugerują, że
zmniejszone stężenie T3 w połączeniu z obniżoną ekspresją THRB w PBMC mogą sprzyjać
wolniejszej produkcji ROS i spowolnieniu akumulacji uszkodzeń materiału genetycznego. Z
drugiej strony, zmiany te mogą pogłębiać skutki immunostarzenia, przyczyniając się m.in. do
słabszej odpowiedzi limfocytów T na antygen, obniżeniu liczby i aktywności monocytów,
zmniejszeniu liczby limfocytów NK oraz osłabieniu ich funkcji cytotoksycznej, wpływając
także na wzrost wydzielania przez te komórki cytokin zapalnych. Ponadto, mogą sprzyjać
nasileniu odpowiedzi immunologicznej ze strony limfocytów B przyczyniającej się do
autoagresji.
W pracy badałam również, czy zmiany ekspresji THRB mogą być, przynajmniej
częściowo, skutkiem dryftu epigenetycznego. Wykorzystując dwie różne metody badawcze,
sekwencjonowania DNA zmodyfikowanego wodorosiarczynem sodu i restrykcji enzymami
wrażliwymi na metylację/PCR czasu rzeczywistego, uzyskałam wyniki wskazujące, że
stopień metylacji wyspy CpG w promotorze tego genu znamiennie zwiększa się z wiekiem, a
zjawisko to jest możliwe do zaobserwowania już u osób 60-70-letnich. Tak więc związany z
wiekiem spadek ekspresji THRB w PBMC może częściowo być skutkiem zwiększonej
metylacji jego promotora. Badałam ponadto, czy na obniżenie ekspresji THRB mają wpływ
wybrane mikroRNA, wykazujące w analizie in silico największe prawdopodobieństwo
interakcji z 3’UTR mRNA TRβ1 (głównej transkrypcyjnie czynnej izoformy receptora) i
wskazywane wcześniej jako mogące brać udział w regulacji procesu starzenia. Badania
funkcjonalne potwierdziły istnienie oddziaływań pomiędzy wytypowanymi mikroRNA i
miejscami ich wiązania z tym mRNA. Jednocześnie stwierdziłam, że ekspresja żadnego z
tych mikroRNA nie zwiększa się z wiekiem w PBMC co oznacza, że nie są one
współodpowiedzialne za związany z wiekiem spadek ekspresji THRB w tych komórkach.
Podsumowując, wykazałam, iż ekspresja genu THRB na poziomie mRNA w
komórkach jednojądrzastych krwi osób pomyślnie się starzejących obniża się z wiekiem i jest
to najprawdopodobniej częściowo związane z hipermetylacją promotora tego genu. Spadek
ekspresji THRB może mieć wpływ na przebieg procesu starzenia komórek jednojądrzastych
krwi obwodowej, z jednej strony wpływając na zmniejszoną akumulację uszkodzeń materiału
genetycznego i pozostałych molekuł na skutek zmniejszonej produkcji reaktywnych form
tlenu, z drugiej strony zmienia funkcjonowanie układu immunologicznego przyczyniając się
do pogorszenia jego funkcji nasilającej się z wiekiem.
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Create flashcards