Ιατρική Σχολή Ιωαννίνων Μάθημα : Βιοτεχνολογία Υπεύθυνη μαθήματος : Μ. Φράγκου Ον/μο φοιτητή : Νάσιος Αναστάσιος Α.Μ. : 4896, Ακ. Έτος : 2011-2012.

Παρουσίαση με θέμα: "Ιατρική Σχολή Ιωαννίνων Μάθημα : Βιοτεχνολογία Υπεύθυνη μαθήματος : Μ. Φράγκου Ον/μο φοιτητή : Νάσιος Αναστάσιος Α.Μ. : 4896, Ακ. Έτος : 2011-2012."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ιατρική Σχολή Ιωαννίνων Μάθημα : Βιοτεχνολογία Υπεύθυνη μαθήματος : Μ. Φράγκου Ον/μο φοιτητή : Νάσιος Αναστάσιος Α.Μ. : 4896, Ακ. Έτος : 2011-2012

2 Το Τ-αντιγόνο του JCV ρυθμίζει μεταβολικές οδούς της γλυκόζης σε καρκινικά κύτταρα εγκεφάλου

3 Εισαγωγή : Ο JC ιός προκαλεί όγκους του ΚΝΣ Η ιογενής δράση του οφείλεται σε μια ογκογενετική του πρωτεΐνη το Τ- αντιγόνο Σε 50% των όγκων του εγκεφάλου εντοπίζεται το Τ-αντιγόνο (Tag) Το Τ-αντιγόνο προσβάλλει κύτταρα νευρικής προέλευσης Απορρυθμίζει τον κυτταρικό τους κύκλο και μεταβάλλει τις μεταβολικές τους ιδιότητες Επειδή τα καρκινικά κύτταρα έχουν αυξημένες ανάγκες για γλυκόζη, έγιναν μελέτες στην επίδραση της στέρησης της γλυκόζης σε κύτταρα που έχουν μετασχηματιστεί από τον JCV, παράγουν ενδογενώς το Τ- αντιγόνο κι έχουν γίνει καρκινικά

4 Στέρηση γλυκόζης σε κύτταρα που εκφράζουν το Tag Μελέτη : BsB8 : κυτταρική σειρά μυελοβλαστώματος ποντικού HJC-2 : κυτταρική σειρά γλοιοβλαστώματος σε hamsters Με τις μεθόδους της ανοσοαποτύπωσης κατά western και ανοσοϊστοχημείας βρέθηκε ότι : Στέρηση Γλυκόζης → Μείωση της έκφρασης του Tag Θεωρείται ότι η μείωση του Tag υπό συνθήκες στέρησης γλυκόζης είναι αποτέλεσμα μετα-μεταγραφικών και μετα- μεταφραστικών τροποποιήσεων του γονιδίου του Tag

5 Το Τ-αντιγόνο καταστέλλεται από τη στέρηση της γλυκόζης in vitro

6 Η ενεργοποίηση της AMPK μεσολαβεί στην καταστολή του Τ- αντιγόνου κατά τη διάρκεια στέρησης της γλυκόζης Στέρηση Γλυκόζης → Αύξηση του λόγου [AMP]/[ATP] BsB8 → Μειωμένα επίπεδα [ATP] Χορήγηση με : AICAR Fenofibrate : Eνεργοποιητές της AMPK Καταστολή Tag PPAR Χορήγηση : Compound C : Αναστολέας AMPK Διάσωση έκφρασης Tag Συμπέρασμα : Για να κατασταλλεί το Tag υπό συνθήκες στέρησης της γλυκόζης είναι απαραίτητη η ενεργοποίηση της AMPK

7 Το Τ-αντιγόνο καταστέλλει την ενεργοποίηση της AMPK κατά τη διάρκεια στέρησης της γλυκόζης BsB8 : εκφράζουν το Τag Bs1a & Bs1f : ανήκουν στον ίδιο κλώνο κυττάρων από το μυελοβλάστωμα, αλλά ΔΕΝ εκφράζουν το Τ-αντιγόνο Παρατηρήθηκε : Στα BsB8 → Μειωμένη φωσφορυλίωση της AMPK σε σχέση με τα Bs1a & Bs1f Συμπέρασμα : Το Tag καταστέλλει την ενεργοποίηση της AMPK σε συνθήκες στέρησης της γλυκόζης Μπορεί το Tag να φέρει ίδια αποτελέσματα σε άλλους κυτταρικούς τύπους ? Αδενοϊός που εκφράζει το Tag → κύτταρα U-87MG → επίσης μειωμένη φωσφορυλίωση της AMPK !

8 Το Τ-αντιγόνο και η AMPK επιδεικνύουν αμοιβαία καταστολή κατά τη διάρκεια της στέρησης της γλυκόζης

9 Η ενεργοποίηση της AMPK επάγει την συγκράτηση των κυττάρων στην G1 και G2 φάση του κυτταρικού κύκλου και τη μείωση της έκφρασης της κυκλίνης Ενεργοποίηση της AMPK → Μείωση κυκλίνης Α, Β1, Ε Τα BsB8 σε στέρηση γλυκόζης → μειωμένη κυκλίνη Β1, αλλά όχι και η Α Η ενεργοποίηση της AMPK με τον AICAR οδήγησε στα παραπάνω αποτελέσματα Η καταστολή της AMPK με τον Compound C οδήγησε σε διάσωση της έκφρασης της κυκλίνης Άρα : AICAR → Ενεργ. AMPK → Καταστολή Tag → Μείωση κυκλίνης Compound C → Καταστολή AMPK → Διάσωση Tag → Διάσωση κυκλίνης

10 Η ρύθμιση των επιπέδων της κυκλίνης οδηγεί σε ταυτόχρονες μετατροπές στον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου : Κύτταρα που στερούνται γλυκόζης : Συγκρατούνται στην G1 & λιγότερο στην G2 Η καταστολή της AMPK → συγκράτηση στην G2 αντί της G1 Παλαιότερες μελέτες έχουν δείξει ότι οι polyomaviruses προτιμούν να συγκρατούν τα κύτταρα στην G2 φάση ώστε να πολ/στούν Τα δύο μαζί λοιπόν → Υπερσυγκράτηση στην G2 → Διάσωση του Tag σε πολύ υψηλά επίπεδα ! Επίσης τα BsB8 επιμολύνθηκαν με κυκλίνη Ε που δρα ως επαγωγέας της G1 και παρατηρήθηκε μείωση του Tag, αποδεικνύοντας ότι : Συγκράτηση στην G1 → Μείωση του Tag

11 Η απορρύθμιση του Τ-αντιγόνου κατά τη διάρκεια στέρησης της γλυκόζης συνδέεται με τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου μέσω AMPK

12 Το Τ-αντιγόνο επάγει την έκφραση της κυκλίνης Β1 κι οδηγεί στην ενίσχυση της συγκράτησης στην G2 φάση Μελέτη κυττάρων σε συνθήκες έλλειψης γλυκόζης : BsB8 : αυξημένα επίπεδα κυκλίνης & συγκράτηση στη φάση G2 Bs1a & Bs1f : μειωμένα επίπεδα κυκλίνης & φάση G1 Παρότι υπάρχει «σήμα» για την καταστολή του Tag αυτό συγκρατεί τα κύτταρα στην G2 ! Οπότε το Tag έχει την τάση να συγκρατεί τα κύτταρα στην G2 έτσι να βοηθά στον περαιτέρω πολ/σμό των καρκινικών κυττάρων Η έκφραση του Tag συνδέεται στενά με την φάση του κυτταρικού κύκλου ! Υπενθύμιση : οποιαδήποτε καταστολή της AMPK κατά τη στέρηση της γλυκόζης θα οδηγήσει σε επανασυσσώρευση στην G2 και διάσωση του Tag

13 Το Τ-αντιγόνο συγκρατεί εκλεκτικά τα κύτταρα στην G2 φάση αντί της G1 κατά τη έλλειψη της γλυκόζης T-antigen Cyclin B1 Cdk1 Cyclin A Cyclin E Cdk2 GAPDH

14 Το Τ-αντιγόνο μειώνει την παραγωγή ROS, αποτρέπει τη μείωση του ATP και την κυτταροτοξικότητα σε έλλειψη γλυκόζης Για την παραγωγή ROS : Στέρηση Γλυκόζης → Συσσώρευση ROS ( αν/κά είδη οξυγόνου), λόγω μειωμένης παραγωγής NADPH και απώλειας αναγωγικού δυναμικού Μελέτη : BsB8 : θεραπεία με NAC (Ν-ακετυλοκυστεΐνη) → Διάσωση Tag (ισχυρό αντιοξειδωτικό) BsB8 : θεραπεία με πυροσταφυλικό → Συνέχιση καταστολής του Tag (ήπιο αντιοξειδωτικό) Συμπέρασμα : Για την καταστολή του Tag σε συνθήκες στέρησης γλυκόζης, απαραίτητη είναι η παρουσία των ROS ! Επίσης : BsB8 → μειωμένη παραγωγή ROS Ενώ : Bs1a & Bs1f → αυξημένη παραγωγή ROS Άρα : Το Tag μπορεί να μειώσει τα ROS και την κυτταροτοξικότητα !

15 Για τα επίπεδα του ATP : Τα BsB8 εμφάνισαν μικρότερη μείωση επιπέδων ATP σε σχέση με τα Bs1a & Bs1f σε συνθήκες στέρησης γλυκόζης Σε κανονικές συνθήκες όμως, τα BsB8 εμφανίζουν χαμηλά βασικά επίπεδα ATP Οπότε : Τα BsB8 έχουν αναπτύξει μηχανισμούς καλύτερης αξιοποίησης της ενέργειας που τους προσδίδει ένα πλεονέκτημα προσαρμογής έναντι των άλλων κυττάρων ! Για την κυτταροτοξικότητα : Τα BsB8 εμφάνισαν μειωμένη κυτταροτοξικότητα σε σχέση με τα Bs1a & Bs1f Αυτό σημαίνει ότι το Tag προσδίδει μεγαλύτερο χρόνο επιβίωσης στα κύτταρα αυτά που το εκφράζουν ενδογενώς Αυξημένη Βιωσιμότητα !

16 Το Τ-αντιγόνο μειώνει την παραγωγή ROS, αποτρέπει τη μείωση του ATP και την κυτταροτοξικότητα σε έλλειψη γλυκόζης

17 Σχέση γλυκόλυσης και Tag BsB8 : προσθήκη 2-DG(2-δεοξυ-D-γλυλκόζη) → Μείωση του Tag ↓ Αναστέλλει γλυκόλυση - Εξοκινάση Η 2-DG έχει προταθεί κι ως θεραπευτικό μέσο και σε άλλες περιπτώσεις ιογενούς ογκογένεσης BsB8 : προσθήκη οξαλοξικού → Tag σταθερό ↓ Καταστολέας Γαλακτικής Αφυδρογονάσης Οπότε : Το Tag επηρεάζεται πριν από το στάδιο σχηματισμού του γαλακτικού, στη πορεία της γλυκόλυσης

18 Σχέση πορείας φωσφορικών πεντοζών με Tag BsB8 : προσθήκη 6-AN(6-αμινονικτοτιναμίδιο) ή οξυθιαμίνης ↓ Αναστολείς πορείας φωσφοπεντοζών ↓ Δραστική μείωση του Tag ! Συμπέρασμα : Η αναστολή γλυκολυτικών πορειών οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης του Tag

19 Επίδραση του Tag στον γλυκολυτικό μεταβολισμό Στέρηση Γλυκόζης : G6PDH & PKM2 ( Συνήθεις ογκογενετικοί ύποπτοι) → Σταθεροί TALDO-1 : Α΄’π/[υξημένη στα BsB8 σε σχέση με Bs1a & Bs1f Πείραμα και σε σειρά γλοιοβλαστώματος : Επιμόλυνση HJC-2 με ιό που εκφράζει το Tag (lentivirus) ↓ Μείωση επιπέδων εξοκινάσης 2( HK-2) Συμπέρασμα : Το Tag μπορεί να μεταβάλλει τη ροή των γλυκολυτικών πορειών στα καρκινικά κύτταρα με ποικίλους τρόπους και να τις υποστηρίζει

20 Το Tag καταστέλλεται από τη διακοπή των γλυκολυτικών πορειών και επιδρά πάνω στο γλυκολυτικό προφίλ των καρκινικών κυττάρων

21 Αυτή η ενισχυμένη έκφραση της TALDO-1 που φαίνεται να επάγεται από την έκφραση του Tag θα μπορούσε να διατηρήσει από τη μία τα επίπεδα του ATP υψηλά ώστε να μπορούν να εκπληρωθούν ενεργειακές ανάγκες σε περιπτώσεις μεταβολικού στρες Αλλά και να αυξήσει τα επίπεδα του NADPH κι συνεπώς του αναγωγικού δυναμικού των κυττάρων και την δυνατότητα αποβολής των ROS Συνεπώς : Τα κύτταρα που εκφράζουν το Tag εξαιρετικά ενισχυμένη κακοήθη δυνατότητα

22 Σύνοψη-Συμπεράσματα Τα καρκινικά κύτταρα έχουν την ικανότητα να αυξάνουν τα επίπεδα του ATP τους κι ταυτόχρονα να διατηρούν και τα επίπεδα του NADPH υψηλά, αυξάνοντας έτσι τη βιωσιμότητά τους Το Tag καταστέλλεται από τη στέρηση της γλυκόζης μέσω ενός AMPK εξαρτώμενου μονοπατιού που επίσης ρυθμίζει τον κυτταρικό κύκλο Η καλύτερη κατανόηση του μηχανισμού επίδρασης του Tag στο μεταβολισμό των καρκινικών κυττάρων ίσως βοηθήσει στην ανάπτυξη πρωτοποριακών θεραπειών έναντι όγκων εγκεφάλου που έχουν ιογενή βάση

23 Ευχαριστώ