Thesis supervisor: Csaba Sőti
Location of studies (in Hungarian): Semmelweis Egyetem EOK Abbreviation of location of studies: SE
Description of the research topic:
Háttér, munkahipotézis:
Fehérjéink számtalan lehetséges térszerkezete közül csak a natív szerkezet funkcionális. A natív szerkezet elvesztése a biológiai funkció elvesztésén túl fehérje aggregátumok kialakulásához vezethet. Ilyen aggregátumok megfigyelhetők számos ún. civilizációs betegségben: a központi idegrendszerben (Alzheimer-, Parkinson-, Huntington-kór, prion), de jellemzők lehetnek II. típusú diabetes mellitusban, cardiomyopathiákban is. Az utóbbi évek kutatásai felfedték, hogy a denaturálódó-aggregálódó fehérjék toxikusak mind a posztreplikatív, mind a replikatív sejtek számára.
A dajkafehérjék (molekuláris chaperonok, stresszfehérjék) biztosítják a sejt fehérjéi natív szerkezetének kialakítását és megőrzését – a baktériumtól az emberig. Stressz (pl. hősokk, oxidatív károsodás) alkalmával megvédik a natív szerkezetet, meggátolják a toxikus aggregátumok kialakulását. Az eukarióta sejtekben az instabil szerkezetű jelátviteli fehérjék (nukleáris receptorok, fehérje kinázok; p53 fehérje; telomeráz) -- a dajkafehérjék állandó felügyeletét igénylik. A stresszfehérjék extracelluláris hírvivőként működnek: a stresszelt sejtek megjelenítik őket a felszínükön és kibocsátják az extracelluláris térbe, ahol sejtfelszíni receptorokon vagy internalizáció révén hatva veszély-szignálként működnek, pl. apoptózist, immunaktivációt, differenciációt válthatnak ki.
Az öregedő sejtekben az élettartammal növekszik az oxidált, denaturált és aggregált fehérjék mennyisége, azonban az oxidatív stressz és a fehérje aggregáció közötti kapcsolat nem tisztázott.. Régóta ismert, hogy a stresszválasz erőssége korrelál az egyed várható élettartamával és fitnesszével, és a stresszfehérjék túltermelése életmeghosszabbító hatású. Korábbi kísérleteinkben kimutattuk, hogy a dajkafehérjék aktivitása az öreg sejtekben csökken, valamint denaturált fehérjék sejtlizátumban képesek gátolni a jelátviteli fehérjék dajkafehérjék általi feltekeredését. Mind állatkísérletek, mind humán tanulmányok összefüggést tártak fel a fizikai és pszichés stressz és a szérum stresszfehérje szintjei között, amely korrelációt mutatott a civilizációs betegségmarker vércukor- és koleszterin-szintekkel, valamint az életkorral.
Célkitűzések:
Kutatásaink során a következő kérdésekre kívánunk választ kapni:
1. Van-e összefüggés a fehérjék oxidatív károsodása és denaturációja valamint aggregációja között: azaz, az oxidáció vagy egyéb folyamatok vezetnek aggregációhoz?
2. Hogyan változik az öregedő sejtek stresszfehérje-expressziója, aktivitása? Oxidálódnak-e a stresszfehérjék, ez hogyan hat a működésükre?
3. A dajkafehérjék és a fehérje minőségi kontroll mechanizmusok elrontott fehérjékkel történő túlterhelése befolyásolja-e a sejt és az egyed funkcionális állapotát (fehérje turnover, jelátviteli folyamatok, növekedés, redox állapot, citoszkeletális változások) valamint élettartamát (apoptózis, nekrózis, szeneszcencia)?
4. Van-e hatása az extracelluláris stresszfehérjéknek a sejtek öregedésére, élettartamára?
5. Elképzelhető-e hogy a pszichés és fizikai stressz hatásainak egyik fontos mediátora a stresszfehérjék lehetnek?
Megvalósítás:
1. In vivo próba kidolgozása, mely a denaturált fehérjék mennyiségét az élő sejtekben méri, majd ezen mérések elvégzése oxidatív stressznek kitett sejteken.
2. Stresszfehérje szintek, indukálhatóság (Western-blot és/vagy FACS) mérése fiatal, öreg és százéves emberek vérsejtjeiből. Fiatal és öreg, valamint stresszelt sejtekből származó stresszfehérjék módosításának és oxidáltsági állapotának jellemzése, valamint ennek funkcionális hatásai a chaperon-aktivitásra.
3. Elrontott fehérjék megklónozása, kifejezése, sejtekben és állatmodellekben, a funkcionális hatások jellemzése.
4. Stresszfehérjék felszíni megjelenése fiatal és szeneszcens és stresszelt sejteken. Sejtekhez hozzáadott stresszfehérjék hatása a sejtek stresszválaszára, öregedésére, élettartamára.
5. Szérum stresszfehérje szintek vizsgálata pszichés és fizikai terhelés, relaxáció hatására.
Várható eredmények:
Kísérleteink nyomán megválaszolhatjuk, vajon az oxidatív károsodás mi módon járul hozzá a fehérje konformációs homeosztázis korfüggő leromlásához. Részletesen jellemezhetjük az öregedés során a stresszfehérjék kapacitását, valamint túlterhelésükkel megbecsülhetjük a fehérje homeosztázis öregedésben betöltött szerepét. Választ kaphatunk arra, mi módon változik a sejtek sejtfelszíni expressziója és szekréciója, és ez milyen hatással van a környező sejtek öregedésére, amiből megérthetjük, milyen szerepe lehet egy alapvetően sejten belüli védelmi rendszernek a fizikai és pszichés stressz „endokrin” hatásainak közvetítésében. A kísérleti munka számos fázisában megfelelő hatóanyagok kifejlesztése várható, melyekkel a sejtek ellenállóképességét és öregedési paramétereit befolyásolhatjuk, ezáltal hatással lehetünk a produktív élettartamra, az életminőségre, nem utolsó sorban megelőzhetünk vagy kezelhetünk bizonyos civilizációs betegségeket.
Login
