Molekularne mechanizmy działania flawonoidów na procesy komórkowe zachodzące w ludzkich fibroblastach



Podobne dokumenty
STA T T A YSTYKA Korelacja

Tematy prac licencjackich w Zakładzie Fizjologii Zwierząt

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

Regulamin Zarządu Pogórzańskiego Stowarzyszenia Rozwoju

Moduł IIIa. Specyficzne trudności w uczeniu się czytania i pisania częstość występowania, terminologia, przyczyny

Witamina D - 4 fakty, które mogą cię zaskoczyć

Na podstawie art.4 ust.1 i art.20 lit. l) Statutu Walne Zebranie Stowarzyszenia uchwala niniejszy Regulamin Zarządu.

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

KWALIFIKACJA I WERYFIKACJA LECZENIA DOUSTNEGO STANÓW NADMIARU ŻELAZA W ORGANIZMIE

Testowanie in vitro biopreparatów dostępnych komercyjnie:

Plan połączenia poprzez przejęcie. SYNOPTIS PHARMA Sp. z o.o. oraz BS - SUPLE Sp. z o.o.

Wyniki badań dla trasy kolejowej Warszawa - Poznań.

- o zmianie o Krajowym Rejestrze Sądowym

U Z A S A D N I E N I E

wszystkich chorób z defektem w lizosomalnym katabolizmie makrocząsteczek szczególne miejsce zajmują mukopolisacharydozy (MPS), które stanowią jedną z

Harmonogramowanie projektów Zarządzanie czasem

U M O W A. zwanym w dalszej części umowy Wykonawcą

CZYSTOŚĆ POWIETRZA I MIKROKLIMAT POMIESZCZEŃ

Wyniki perinatalne u kobiet z trombofilią wrodzoną

Regulamin Rady Rodziców

Przygotowały: Magdalena Golińska Ewa Karaś

Lp. Tematyka Liczba godzin I. Wymagania edukacyjne

RAPORT Z EWALUACJI WEWNĘTRZNEJ. Młodzieżowego Domu Kultury w Puławach W ROKU SZKOLNYM 2014/2015. Zarządzanie placówką służy jej rozwojowi.

Temat: Czy świetlówki energooszczędne są oszczędne i sprzyjają ochronie środowiska? Imię i nazwisko

Parafina ciekła - Avena

Waldemar Szuchta Naczelnik Urzędu Skarbowego Wrocław Fabryczna we Wrocławiu

KLAUZULE ARBITRAŻOWE

Edycja geometrii w Solid Edge ST

DOPALACZE. - nowa kategoria substancji psychoaktywnych

2) Drugim Roku Programu rozumie się przez to okres od 1 stycznia 2017 roku do 31 grudnia 2017 roku.

Plan połączenia poprzez przejęcie. NEUCA spółka akcyjna oraz INFONIA Sp. z o.o.

Dz.U Nr 7 poz. 66 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA I OPIEKI SPOŁECZNEJ

Wsparcie wykorzystania OZE w ramach RPO WL

Gdynia: Księgowość od podstaw Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - usługi

Wpływ zmian klimatu na sektor rolnictwa

Załącznik nr 2 Testy logiczne służące sprawdzeniu jakości danych uczestników projektów współfinansowanych z EFS

POWIATOWY URZĄD PRACY

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

SYSTEM FINANSOWANIA NIERUCHOMOŚCI MIESZKANIOWYCH W POLSCE

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wprowadzam : REGULAMIN REKRUTACJI DZIECI DO PRZEDSZKOLA NR 14

Co do zasady, obliczenie wykazywanej

ZAMAWIAJĄCY. Regionalna Organizacja Turystyczna Województwa Świętokrzyskiego SPECYFIKACJA ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA (DALEJ SIWZ )

Seminarium 1:

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

Podejmowanie decyzji. Piotr Wachowiak

Koszty obciążenia społeczeństwa. Ewa Oćwieja Marta Ryczko Koło Naukowe Ekonomiki Zdrowia IZP UJ CM 2012

Związek Zawodowy Pracowników Ratownictwa Medycznego

Urząd Miasta Bielsko-Biała - um.bielsko.pl Wygenerowano: /02:29:36. Wpływ promieni słonecznych na zdrowie człowieka

Efektywna strategia sprzedaży

REGULAMIN WSPARCIA FINANSOWEGO CZŁONKÓW. OIPiP BĘDĄCYCH PRZEDSTAWICIELAMI USTAWOWYMI DZIECKA NIEPEŁNOSPRAWNEGO LUB PRZEWLEKLE CHOREGO

USTAWA. z dnia 26 czerwca 1974 r. Kodeks pracy. 1) (tekst jednolity)

REGULAMIN RADY RODZICÓW DZIAŁAJĄCEJ PRZY SZKOLE PODSTAWOWEJ NR 29 IM. GIUSEPPE GARIBALDIEGO W WARSZAWIE

Wniosek o wydanie orzeczenia o stopniu niepełnosprawności

Kancelaria Radcy Prawnego

Lekcja 15. Temat: Prąd elektryczny w róŝnych środowiskach.

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

art. 488 i n. ustawy z dnia 23 kwietnia 1964 r. Kodeks cywilny (Dz. U. Nr 16, poz. 93 ze zm.),

Ewaluacja projektu szkoleniowego Międzykulturowe ABC

Komentarz technik dróg i mostów kolejowych 311[06]-01 Czerwiec 2009

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

Postanowienia ogólne. Usługodawcy oraz prawa do Witryn internetowych lub Aplikacji internetowych

Raport z ewaluacji wewnętrznej

Organizator badania biegłości ma wdrożony system zarządzania wg normy PN-EN ISO/IEC 17025:2005.

Odpowiedzi na pytania zadane do zapytania ofertowego nr EFS/2012/05/01

Dokumenty regulujące kwestie prawne związane z awansem zawodowym. ustawa z dnia 15 lipca 2004 r.

OSZACOWANIE WARTOŚCI ZAMÓWIENIA z dnia roku Dz. U. z dnia 12 marca 2004 r. Nr 40 poz.356

Krótkoterminowe planowanie finansowe na przykładzie przedsiębiorstw z branży 42

Role grupowe i zasady efektywnej współpracy w zespole projektowym. Maria Anna Łukasiewicz IN VIVO

Test F- Snedecora. będzie zmienną losową chi-kwadrat o k 1 stopniach swobody a χ

Pacjenci w SPZZOD w latach

CZĘŚĆ A. urodzony(a) w... (miejsce zatrudnienia, stanowisko lub funkcja)

Konferencja Sądu Arbitrażowego przy SIDiR WARUNKI KONTRAKTOWE FIDIC KLAUZULA 13 JAKO ODMIENNY SPOSÓB WYKONANIA ROBÓT A NIE ZMIANA UMOWY

Podatek przemysłowy (lokalny podatek od działalności usługowowytwórczej) :02:07

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Regulamin Obrad Walnego Zebrania Członków Stowarzyszenia Lokalna Grupa Działania Ziemia Bielska

Producent P.P.F. HASCO-LEK S.A nie prowadził badań klinicznych mających na celu określenie skuteczności produktów leczniczych z ambroksolem.

KRYTERIA DOSTĘPU. Działanie 2.1,,E-usługi dla Mazowsza (typ projektu: e-administracja, e-zdrowie)

ZAKRES OBOWIĄZKÓW I UPRAWNIEŃ PRACODAWCY, PRACOWNIKÓW ORAZ POSZCZEGÓLNYCH JEDNOSTEK ORGANIZACYJNYCH ZAKŁADU PRACY

Regulamin konkursu Konkurs z Lokatą HAPPY II edycja

ANALIZA ANKIETY EWALUACYJNEJ. Zajęć z zakresu poradnictwa i wsparcia indywidualnego oraz grupowego w zakresie podniesienia kompetencji życiowych

Automatyczne przetwarzanie recenzji konsumenckich dla oceny użyteczności produktów i usług

Prezentacja dotycząca sytuacji kobiet w regionie Kalabria (Włochy)

4.3. Struktura bazy noclegowej oraz jej wykorzystanie w Bieszczadach

Zobacz to na własne oczy. Przyszłość już tu jest dzięki rozwiązaniu Cisco TelePresence.

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

Banki, przynajmniej na zewnątrz, dość słabo i cicho protestują przeciwko zapisom tej rekomendacji.

Metody wyceny zasobów, źródła informacji o kosztach jednostkowych

STATUT SOŁECTWA Grom Gmina Pasym woj. warmińsko - mazurskie

Szkoła Podstawowa nr 4 im. M. Kopernika w Tarnobrzegu

Przyznanie niemieckiej emerytury

ZARZĄDZENIE nr 11/2016 Dyrektora Przedszkola Publicznego nr 13 w Radomiu z dnia 17 II 2016 r.

Program Poprawy Opieki Perinatalnej w Województwie Lubuskim

PROGRAM PRZECIWDZIAŁANIA I OGRANICZENIA NARKOMANII ORAZ PRZESTĘPCZOŚCI I DEMORALIZACJI NIELETNICH. SZKOŁA WOLNA OD NARKOTYKÓW I PRZEMOCY

Niniejszy dokument obejmuje: 1. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata, 2. Szablon Umowy zintegrowanej o rachunek ilokata oraz o rachunek

JTW SP. Z OO. Zapytanie ofertowe. Zakup i dostosowanie licencji systemu B2B część 1

Liczba stron: 3. Prosimy o niezwłoczne potwierdzenie faktu otrzymania niniejszego pisma.

2.Prawo zachowania masy

I. 1) NAZWA I ADRES: Krajowe Centrum ds. AIDS, ul. Samsonowska 1, Warszawa, woj. mazowieckie, tel , faks

Transkrypt:

Molekularne mechanizmy działania flawonoidów na procesy komórkowe zachodzące w ludzkich fibroblastach Marta Moskot Flawonoidy, polifenolowe związki będące wtórnymi produktami metabolizmu roślin, występujące m.in. w warzywach, owocach, herbacie, kakao i winie, od wieków stanowią istotny element diety mieszkańców Azji, odpowiedzialne są również za tzw. francuski paradoks. Obejmują one grupę ponad 8 000 substancji, wśród których ze względu na strukturę chemiczną wyróżnić można m.in. flawony, flawonole, flawanony oraz izoflawony. W literaturze liczne są doniesienia na temat ich pozytywnego wpływu na procesy zapalne oraz układ krążenia, co wiąże się z właściwościami przeciwzapalnymi oraz antyoksydacyjnymi tych substancji. Prowadzone są również badania nad zastosowaniem flawonoidów w terapii nowotworów. Genisteina (5,7-dihydroksy-3-(4-hydroksyfenylo)-4H-1-benzopiran-4-on), izoflawon pochodzenia roślinnego, spotykany w dużych ilościach w ziarnach soi, znalazła szczególne zastosowanie w terapii lizosomalnych chorób spichrzeniowych (LChS), a wśród nich w leczeniu mukopolisacharydoz (MPS). Obiecujące wyniki uzyskane dla genisteiny przyczyniły się swego czasu do podjęcia dalszych prac badawczych mających na celu ocenę efektywności innych flawonoidów w terapii MPS. Spośród testowanych substancji szczególną uwagę zwrócono wówczas na kemferol (kaempferol (3,5,7-trihydroksy-2-(4- hydroksyfenylo)chromen-4-on) i daidzeinę (7-hydroksy-3-(4-hydroksyfenyl)chromen-4-on). Należący do grupy flawonoli kemferol, to obok kwercytyny i luteoliny najbardziej popularny związek z grupy flawonoidów, występujący w postaci licznych glikozydów w wielu surowcach, np.: liściach herbaty (łac. Camelia sinensis), czy kwiatach tarniny (łac. Prunus spinosa). Wykazuje on działanie spazmolityczne, przeciwzapalne, przeciwalergiczne i przeciwgrzybicze. Należąca do tej samej grupy flawonoidów co genisteina, tj. izoflawonów daidzeina, również wykazuje działanie antyoksydacyjne, antyagregacyjne, a także ma zdolność do wiązania się z receptorami estrogenowymi. Lizosomalne choroby spichrzeniowe to grupa schorzeń, u podstawy których leży dysfunkcja jednego z enzymów lizosomalnych, błonowych białek lizosomalnych, bądź też białek nielizosomalnych, wynikiem czego jest gromadzenie się w lizosomach złogów substratów, które w normalnych warunkach ulegają rozkładowi. Lizosomy stanowią bowiem

dla komórki centrum recyklingu - rozpadu i ponownego wykorzystania makrocząsteczek pochodzenia endo- oraz egzogennego, co w dużym stopniu odpowiada za utrzymanie homeostazy w komórce. Makromolekuły podlegające degradacji w lizosomach to zarówno białka, węglowodany, tłuszcze, jak i kwasy nukleinowe, których degradacja wiąże się z obecnością w świetle lizosomu ponad 50 enzymów, w większości z grupy kwaśnych hydrolaz, takich jak proteazy, glikozydazy, nukleazy, fosfatazy i lipazy. Akumulowane makrocząsteczki powodują destrukcję komórek, a w konsekwencji uszkodzenie wielu tkanek i narządów organizmu człowieka. Często deficyt lub obniżenie aktywności danego enzymu skutkuje spichrzaniem więcej niż jednego substratu, gdyż wiele z hydrolaz uczestniczy w katabolizmie kilku makrocząsteczek. Stopień nasilenia fenotypu choroby jest ściśle związany z resztkową aktywnością enzymatyczną. Już niewielkie jej zmiany mogą znacznie wpływać na tempo akumulacji substratu. Klasyfikacja lizosomalnych chorób spichrzeniowych oparta na rodzaju akumulowanego substratu wskazuje, iż do najliczniej prezentowanych ze względu na mnogość grup chorób należą mukopolisacharydozy (7 typów, tj. MPS typu I, II, III, IV, VI, VII i IX) oraz sfingolipidozy ( > 10 jednostek chorobowych). W przebiegu mukopolisacharydoz w lizosomach dochodzi do gromadzenia glikozoaminoglikanów (GAG), uprzednio zwanych również mukopolisacharydami. Na skutek defektu jednego z białek enzymatycznych spichrzanym glikozoaminoglikanem może być: siarczan heparanu (HS), siarczan dermatanu (DS), siarczan chondroityny (CS), siarczan keratanu (KS) lub hialuronian (HA). Za przyczyną tego, iż niektóre etapy szlaków degradacji tych makrocząsteczek angażują wspólne enzymy, dochodzi niekiedy do akumulacji więcej aniżeli jednego rodzaju GAG w danej jednostce chorobowej. MPS, jak i inne choroby lizosomalne, to schorzenia niezwykle rzadkie, występujące ze średnią częstością 1 na 100 000 żywych urodzeń i przejawiające wyraźną heterogenność obrazu klinicznego. Sfingolipidozy, to podobnie jak mukopolisacharydozy, wielonarządowe dysfunkcje, u podłoża których leżą zaburzenia w przemianach sfingolipidów, podstawowych elementów strukturalnych błon biologicznych oraz wtórnych przekaźników sygnału w wielu procesach zachodzących w organizmie człowieka. W przypadku wielu sfingolipidoz zajęty chorobą jest głównie układ siateczkowo-śródbłonkowy, do którego możliwości dostępu terapeutycznego są zazwyczaj znacznie większe niż do układu nerwowego i tkanek podporowych. Dlatego to właśnie ta grupa LChS najlepiej odpowiada na leczenie, szczególnie w przypadku gdy nie dochodzi do zajęcia ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Stosowane obecnie strategie terapeutyczne dla lizosomalnych chorób spichrzeniowych oparte są przede wszystkim na dostarczaniu aktywnego enzymu lizosomalnego do komórek

w postaci enzymatycznej terapii zastępczej (ETZ) lub transplantacji szpiku kostnego. Istotnym mankamentem wymienionych terapii, poza ryzykiem (przeszczepienie szpiku) i wysokim kosztem (ETZ), jest fakt iż żaden spośród enzymów lizosomalnych nie ma zdolności przenikania bariery krew mózg, a co za tym idzie, brak jest skuteczności w leczeniu objawów neurologicznych, występujących chociażby w kilku typach MPS oraz sfingolipidoz. Zdecydowanie innym podejściem terapeutycznym jest metoda oparta na obniżeniu syntezy substratu (ang. SRT - substrate reduction therapy), zakładająca redukcję syntezy akumulowanych makrocząsteczek przez niskocząsteczkowy inhibitor do poziomu, w którym resztkowa aktywność enzymu, biorącego udział w ich rozkładzie będzie wystarczająca do zapobiegania patologicznemu spichrzaniu. Terapię opartą na redukcji syntezy substratu zastosowano w przypadku mukopolisacharydozy typu III, wykorzystując w tym celu genisteinę. Zaobserwowano, iż związek ten hamuje biosyntezę GAG i wpływa na zmniejszenie ich spichrzania w lizosomach fibroblastów pochodzących od pacjentów cierpiących na MPS I, II, IIIA oraz IIIB. Nadrzędny cel mojej pracy doktorskiej stanowiło pozyskanie informacji na temat działania flawonoidów na procesy komórkowe zachodzące w ludzkich fibroblastach. W prowadzonych doświadczeniach wykorzystano genisteinę, kemferol i daidzeinę oraz mieszaniny genisteiny i kemferolu, a także genisteiny i daidzeiny, opierając się na wcześniejszych obiecujących doniesieniach o wpływie wymienionych związków na poziom glikozoaminoglikanów w ludzkich fibroblastach (zdrowych, jak i pochodzących od osób dotkniętych mukopolisacharydozami). Podjęty cel realizowano, w pierwszej kolejności, w oparciu o analizę wpływu wyselekcjonowanych flawonoidów na ekspresję genów ludzkich fibroblastów, w wybranych na podstawie wcześniejszych badań stężeniach, odpowiednio genisteiny bądź kemferolu: 30, 60 i 100 μm, daidzeiny zaś w stężeniu 60 i 100 μm, a także mieszanin genisteiny i kemferolu oraz genisteiny i daidzeiny w stężeniu 30 μm dla każdego związku, podawanych w 0,05% roztworze dimetylosulfotlenku (ang. dimethyl sulfoxide, DMSO) stanowiącego rozpuszczalnik. Badania przeprowadzono w układzie in vitro z wykorzystaniem modelowych ludzkich fibroblastów skórnych HDFa (ang. Human Dermal Fibroblast adult). Są to pierwsze badania transkryptomiczne z zastosowaniem wymienionych flawonoidów, prowadzone na zdrowego typu, tj. o nie stwierdzonych zaburzeniach, komórkach człowieka. Dane literaturowe wskazują bowiem na testowanie wpływu flawonoidów jedynie na modelu komórek nowotworowych, których metabolizm jest mocno zmieniony i charakterystyczny jedynie dla danego typu nowotworu. W pracach eksperymentalnych wykorzystano również

fibroblasty skórne pochodzące od osób dotkniętych MPS II, jak i ludzkie komórki nowotworu szyjki macicy HeLa oraz mysie embrionalne fibroblasty MEF (ang. Mouse Embryonic Fibroblasts). Analizę transkryptomiczną przeprowadzono z wykorzystaniem mikromacierzy oligonukleotydowych, pozwalających m.in. na ocenę poziomu ekspresji poznanych i przewidywanych genów oraz sekwencji. Stosowano macierze llumina HumanHT-12 BeadChip v3.0 (27 455 poznanych genów i sekwencji, 7 870 sekwencji przewidywanych genów, 48 804 oligosond) i v4.0 (28 688 poznanych genów i sekwencji, 11 121 przewidywanych genów, 47 231 oligosond). Pozyskane dane analizowano poprzez odniesienie wartości fluoroscencyjnego sygnału sond próbki badanej względem stosowanej kontroli (X/K, gdzie X wartość sygnału sond danego genu w próbce badanej, K wartość sygnału sond w próbce kontrolnej), dla każdej sekwencji. Analiza globalna uwzględniająca dwukrotną zmianę poziomu ekspresji (0.5 X/K 2.0) wykazała, iż najwięcej genów o modulowanej aktywności odnotowano dla fibroblastów hodowanych w obecności kemferolu oraz mieszaniny genisteiny i kemferolu przez okres odpowiednio 24 i 48 godzin (698 i 362 geny dla 24 godzin oraz 1506 i 1328 genów dla 48 godzin traktowania związkiem) [2]. Podobnie poziom modulacji aktywności genomu, okazał się najsilniejszy w przypadku wspomnianych warunków inkubacji. Zarówno dla kemferolu, jak i jego mieszaniny z genisteiną, poziom ekspresji odpowiednio 4 i 3 genów określono na ponad dwudziestokrotnie zmieniony, co było najwyższą odnotowaną wartością w przypadku omawianej analizy [2]. Dane na temat poziomu modulacji aktywności transkryptomu posłużyły do analiz ontologicznych, które umożliwiły wytypowanie przedziałów komórkowych oraz szlaków i procesów, dla których najbardziej widoczny był wpływ badanych flawonoidów. Wykorzystano w tym celu programy GSEA (ang. Gene Set Enrichment Analysis), GOrilla (ang. Gene Ontology enrichment analysis and visualization tool) oraz REVIGO (ang. REduce + VIsualize Gene Ontology). Wśród struktur komórkowych charakteryzujących się największą liczbą genów o zmienionej ekspresji, wyróżniały się przedziały lizosomalny oraz jądrowy, dla odpowiednio najbardziej pozytywnie i negatywnie modulowanego poziomu ekspresji genów. Schemat ten powtórzył się dla genów fibroblastów hodowanych zarówno w obecności genisteiny, kemferolu oraz mieszaniny genisteiny i kemferolu, dla obu analizowanych punktów czasowych (24 i 48 godzin) w stężeniu 100 μm dla pojedynczych, zaś 30 μm każdy dla mieszaniny obu związków. W przypadku genów fibroblastów poddanych działaniu daidzeiny, jak i jej mieszaniny z genisteiną, nie zaobserwowano

podobnej tendencji. Do dalszych badań wybrano w efekcie takie procesy komórkowe jak: (i) metabolizm lizosomu [1-3], (ii) procesy syntezy i degradacji GAG [1,2], (iii) przemiany sfingolipidów [3], a także (iv) cykl komórkowy i proliferację [4]. Mechanizm odpowiadający za modulację tych procesów oceniano w komórkach traktowanych genisteiną, kemferolem oraz mieszaniną genisteiny i kemferolu w najwyższych testowanych w ramach prowadzonych badań stężeniach (100 μm dla pojedynczych i 30 μm każdy dla mieszaniny obu związków). Analiza poziomu ekspresji transkryptów przy uwzględnieniu kryterium 0.7 X/K 1.3, wykazała znaczącą liczbę genów wspólnych dla obu badanych czasów, bez względu na typ modulacji [1,2]. Ze względu na szacunkowy charakter danych uzyskanych dzięki analizie mikromacierzowej, konieczna była ich weryfikacja z zastosowaniem ilościowego PCR w czasie rzeczywistym (ang. real time quantitative RT-PCR, real time qrt-pcr) najdokładniejszej metody oceny poziomu aktywności genów. Wyniki pozyskane dzięki zastosowaniu obu metod wykazały wysoką korelację. Na podstawie listy genów przygotowanej w oparciu o dane z bazy KEGG (ang. Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) oraz AmiGO przeprowadzono szczegółową analizę poziomu ekspresji genów, których produkty białkowe należą do wytypowanych w toku niniejszych badań, procesów metabolicznych. W przypadku analizy genów związanych z metabolizmem GAG, dla obu czasów inkubacji ze związkiem, zaobserwowano zmianę ekspresji 16 genów dla fibroblastów hodowanych w obecności 100 μm kemferolu, 11 genów dla mieszaniny genisteiny i kemferolu, jak również 10 genów dla 100 μm genisteiny [2]. Na szczególną uwagę zasługuje obserwowane w przypadku fibroblastów traktowanych genisteiną, obniżenie poziomu ekspresji genów XYLT1, EXT1 i ST3GAL2, których produkty białkowe zaangażowane są w początkowe etapy syntezy odpowiednio (i) łańcuchów siarczanu heparanu, dermatanu i chondroityny oraz polimeryzacji łańcucha (iii) siarczanu heparanu i (iii) siarczanu keratanu [1,2]. Korelowane może być to z obniżeniem poziomu syntezy GAG pod wpływem działania tego flawonoidu. Obniżenie ekspresji EXT1 widoczne było dla wszystkich testowanych warunków [2]. W przypadku traktowania hodowli ludzkich fibroblastów 100 μm genisteiną przez okres 24 godzin zaobserwowano najliczniejszą grupę genów o podwyższonym poziomie aktywności (7 genów), kodujących lizosomalne hydrolazy uczestniczące w degradacji glikozoaminoglikanów, defekty w ekspresji których korelowane są z występowaniem poszczególnych typów MPS [1,2]. Dla kemferolu z kolei było to 6 genów o podwyższonym poziomie ekspresji i 1 o obniżonym, 4 geny o podwyższonym poziomie ekspresji dla mieszaniny genisteiny i kemferolu [2]. Odkrycie to stanowiło bardzo istotny etap

prowadzonych w ramach niniejszej rozprawy badań i wskazało na rolę genisteiny i kemferolu w procesie biogenezy i funkcji lizosomu [1,2]. Wiąże się ona z modulacją ekspresji, na poziomie genu jak i białka, a także translokacji czynnika transkrypcyjnego EB TFEB (ang. transcription factor EB) z przestrzeni cytoplazmatycznej do jądra [1]. Czynnik ten, zwany również ze względu na swoją rolę czynnikiem biogenezy lizosomów, po związaniu z odpowiednią sekwencją obecną w promotorach genów lizosomalnych (ang. Coordinated Lysosomal Expression and Regulation, CLEAR), pozytywnie reguluje ich aktywność. Efektem tego jest obserwowane w toku przeprowadzonych analiz podniesienie, pod wpływem działania genisteiny, poziomu ekspresji nawet ponad 60% genów kodujących białka lizosomalne, w tym lizosomalne hydrolazy, co skutkuje wzmożonym metabolizmem całego lizosomu. Odnotowane również zwiększenie liczby, a także zmiana rozmieszczenia lizosomów w komórce potwierdza zwiększenie efektywności omawianego procesu [1]. Eksperymenty z zastosowaniem genisteiny przy wyciszeniu ekspresji TFEB, uwiarygodniły modulację przez ten flawonoid aktywności genów TFEB-zależnych [1]. Opisany w efekcie przeprowadzonych badań mechanizm działania genisteiny wskazuje tym samym na holistyczny wpływ związku na metabolizm, zarówno bowiem na syntezę jak i degradację akumulowanych makrocząsteczek [1,2]. Zbliżone efekty w przypadku wpływu na poziom ekspresji TFEB wykazano również dla kemferolu oraz jego mieszaniny z genisteiną, jednakże największą liczbę genów kodujących białka lizosomalne o podwyższonej ekspresji zaobserwowano dla genisteiny [2,3]. Podwyższenie ekspresji genów defektywnych w przypadku poszczególnych LChS może mieć szczególne znaczenie u chorych obarczonych mutacją skutkującą obniżeniem ilości dostępnego w komórce enzymu. Efektywnym mogłoby być bowiem podniesienie poziomu białka enzymatycznego, co w przypadku nawet zaledwie kilkuprocentowej zmiany ma ogromne znaczenie terapeutyczne. Wiąże się bowiem ze znacznym podwyższeniem metabolizmu całego lizosomu i ma szczególne znaczenie w przypadku jednostek chorobowych, gdzie gromadzone są zarówno substraty charakterystyczne dla defektywnego białka, jak i makromolekuły będące produktami wtórnej akumulacji. Na podstawie przeprowadzonych przeze mnie analiz wyselekcjonowano lizosomalne choroby spichrzeniowe, dla których użycie badanej substancji mogłoby stanowić potencjalną terapię [1,3]. Większość ich stanowią mukopolisacharydozy, występujące w przypadku defektów genów: IDUA (MPS I), SGSH (MPS IIIA), NAGLU (MPS IIIB) i GNS (MPS IIID) [1,2] oraz sfingolipidozy: ARSA (leukodystrofia metachromatyczna), ASAH1 (lipogranulomatoza Farbera), CLN8 (lipofuscynoza ceroidowa - choroba Battena wariant późnoniemowlęcy), GALC (choroba Krabbego), GBA1 (choroba Gauchera, otępienie

z ciałami Lewy ego), GLA (choroba Fabry ego), GM2A (choroba Tay-Sachsa wariant AB), HEXA (choroba Tay-Sachsa), HEXB (choroba Sandhoffa), NAGA (choroby Schindlera i Kanzaki), NEU1 (sialidoza, mukolipidoza I, galaktosialidoza), NPC1 (choroba Niemanna- Picka typ C1), NPC2 (choroba Niemanna-Picka typ C2), PPT1 (lipofuscynoza ceroidowa - choroba Battena wariant niemowlęcy), SMPD1 (choroba Niemanna-Picka typ A i B), SUMF1 (mnogi niedobór sulfataz), i TPP1 (lipofuscynoza ceroidowa - choroba Battena wariant późnoniemowlęcy) [2,4]. Wśród wytypowanych genów i chorób korelowanych z ich defektami znalazły się również: AGA (aspartyloglikozaminuria), FUCA1 (fukozydoza), GAA (choroba Pompego) oraz MANBA (beta-mannozydoza) [1,2]. Analiza porównawcza profilu ekspresji genów kodujących wybrane białka lizosomalne, w tym hydrolazy, wykazała znaczące podobieństwo pomiędzy wpływem genisteiny (izoflawonu) i kemferolu (flawonolu). Bardzo obiecujące wydają się wyniki przy zastosowaniu mieszaniny genisteiny i kemferolu, zbliżone do danych dla genisteiny. Oba związki w wysokim stężeniu wykazują właściwości hamujące proliferację [4]. Znajduje to odzwierciedlenie w profilu modulacji ekspresji genów ludzkich fibroblastów pod wpływem działania flawonoidów [4]. Zarówno w przypadku traktowania komórek genisteiną, jak i kemferolem, największy odsetek genów ludzkich fibroblastów o obniżonej ekspresji, stanowiły bowiem geny, których produkty białkowe odgrywają istotną rolę w cyklu komórkowym i metabolizmie DNA, a zlokalizowane są w przedziale jądrowym i cytoszkielecie [4]. Do białek kodowanych przez poszczególne geny o aktywności modulowanej pod wpływem testowanych flawonoidów, należą odpowiednio: cykliny (CCNA1, CCNA2, CCNB1, CCNB2, CCNB3), kinazy (CDK2), białka kompleksu MCM (MCM2-7, MCM10), czynniki związane z replikacją (GINS2,3, GMNN, POLE, POLE2), punktami kontrolnymi cyklu komórkowego (p15-p19, p21, p53, p57, RB1) oraz segregacją chromosomów (BIRC5, CENPA, INCENP). Analiza wpływu genisteiny na przebieg faz cyklu komórkowego ludzkich fibroblastów wykazała, iż flawonoid ten powoduje obniżenie liczby komórek w fazie G0/G1 i podwyższenie ich liczby w fazie G2/M. Ściśle koreluje to ze stopniem modulacji ekspresji genów kodujących białka uczestniczące w przejściach komórki pomiędzy poszczególnymi fazami cyklu [4]. Nie zaobserwowano jednakże negatywnego wpływu badanych flawonoidów na żywotność ludzkich fibroblastów skórnych [4]. Odnotowano natomiast pozytywne działanie genisteiny na proces migracji tych komórek [4]. W ramach niniejszej pracy, skoncentrowanej na określeniu mechanizmu działania flawonoidów na poziomie transkryptomu w ludzkich skórnych fibroblastach, zaproponowano

mechanizm działania tych związków na metabolizm akumulowanych w przypadku mukopoliacharydoz i sfingolipidoz, odpowiednio glikozoaminoglikanów oraz sfingolipidów [1,2]. Stanowi to dopełnienie istniejącej na ten temat wiedzy, jak i podwaliny do dalszych badań. Wykazanie roli flawonoidów w pozytywnej modulacji ekspresji czynnika biogenezy lizosomu (TFEB) było pierwszym doniesieniem o wpływie naturalnych substancji niskocząsteczkowych na aktywność tego niezwykle istotnego dla utrzymania homeostazy komórki czynnika [1,2]. Prezentowana w pracy widoczna zmiana aktywności genów komórek eksponowanych na użyte w badaniach flawonoidy, w wielu przypadkach daje nadzieję na możliwość zastosowania tych związków w szeregu schorzeń, jako pojedynczej bądź też wspomagającej terapii [2,3]. Sprecyzowanie modulacji aktywności genów cyklu komórkowego i replikacji oraz wykazanie wpływu na poszczególne fazy cyklu pozwoliło lepiej poznać mechanizm hamowania proliferacji przez badane związki [4]. Poznanie mechanizmu działania flawonoidów na poziomie ekspresji genów stanowi nowy rozdział w badaniach nad tymi związkami, jako potencjalnymi terapeutykami. Literatura: 1. Moskot, M., Montefusco, S., Jakóbkiewicz-Banecka, J., Mozolewski, P., Węgrzyn, A., Bernardo, D., Węgrzyn, G., Medina, L. D., Ballabio, A., Gabig-Cimińska, M. (2014) The phytoestrogen genistein modulates lysosomal metabolism and transcription factor EB (TFEB) activation. Journal of Biological Chemistry, 289:17054-17069. DOI: 10.1074/jbc.M114.555300. 2. Moskot, M., Jakóbkiewicz-Banecka, J., Kloska, A., Smolińska, E., Mozolewski, P., Malinowska, M., Rychłowski, M., Banecki, B., Węgrzyn, G., Gabig-Cimińska, M. (2015) Modulation of expression of genes involved in glycosaminoglycan metabolism and lysosome biogenesis by flavonoids. Scientific Reports, 5:9378. DOI: 10.1038/srep09378. 3. Moskot, M., Jakóbkiewicz-Banecka, J., Smolińska, E., Banecki, B., Węgrzyn, G., Gabig-Cimińska, M. (2015) Activities of genes controlling sphingolipid metabolism in human fibroblasts treated with flavonoids. Metabolic Brain Disease, DOI:10.1007/s11011-015-9705-x. 4. Moskot, M., Jakóbkiewicz-Banecka, J., Smolińska, E., Piotrowska, E., Węgrzyn, G., Gabig-Cimińska, M. (2015) Effects of flavonoids on expression of genes involved in cell cycle regulation and DNA replication in human fibroblasts. Molecular Cell Biochemistry, 2015 May 24. DOI: 10.1007/s11010-015-2458-3.