Η ΩΟΓΕΝΕΣΗ ΤΗΣ Drosophila melanogaster ΩΣ ΕΝΑ in vivo ΠΡΟΤΥΠΟ ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΑΠΟΠΤΩΤΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΤΗΣ ΔΟΞΟΡΟΥΒΙΚΙΝΗΣ: Ο ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ Dmp53 Περδικάρη Α.Σ.1, Βελέντζας Π.Δ.1, Βελέντζας Α.Δ.1, Μπάκου Β.Ε.1, Ζέρβας Χ.2, Βασιλάκη Ε.Γ.1, Πρέκα Κ.Π.1, Παπασιδέρη Ι.Σ.1, Μαργαρίτης Λ.Χ.1 και Στραβοπόδης Δ.Ι.1 1Τομέας Βιολογίας Κυττάρου και Βιοφυσικής, Τμήμα Βιολογίας, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Πανεπιστημιόπολη, Ζωγράφου 15784, Αθήνα, E-mail : dstravop@biol.uoa.gr 2Εργαστήριο Γενετικής, Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών, Σωράνου Εφεσίου 4, 11527, Αθήνα ΕΙΣΑΓΩΓΗ Απόπτωση (Τύπος Ι Προγραμματισμένου Κυτταρικού Θανάτου) : εξελικτικά συντηρημένη διαδικασία που οδηγεί σε ελεγχόμενη καταστροφή των κυττάρων μέσω μιας καθορισμένης ακολουθίας μορφολογικών αλλαγών. Ωογένεση : πρότυπο σύστημα μελέτης κυτταροβιολογικών αναπτυξιακών μηχανισμών. Η ωογένεση στη Drosophila melanogaster λαμβάνει χώρα σε 14 διακριτά αναπτυξιακά στάδια κατά τη διάρκεια των οποίων συμβαίνουν μορφολογικές αλλαγές στα ωοθυλάκια. Δοξορουβικίνη : ανθρακυκλικό αντιβιοτικό που ανήκει στους αναστολείς της Τοποϊσομεράσης ΙΙ και χρησιμοποιείται ευρύτατα στη χημειοθεραπεία του καρκίνου, ενώ παρουσιάζει αυξημένη «συστημική» τοξικότητα.

ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Βιολογικό σύστημα : στελέχη του Δίπτερου εντόμου Drosophila melanogaster wild type (φυσικού τύπου) – Oregon – R Dmp53-/- {y[1] w[1118]; p53[5A-1-4] (χρωμόσωμα 1, 3 – p53-/-)} (VDRC) Συγκεντρώσεις Δοξορουβικίνης (DXR) : 0 μΜ (control – μάρτυρας) , 20 μΜ, 200 μΜ και 400 μΜ Κυτταροβιολογικές χρώσεις : Πορτοκαλί της ακριδίνης (ανίχνευση θρυμματισμένου πυρηνικού DNA) Ιωδιούχο προπίδιο (ανίχνευση συμπυκνωμένης πυρηνικής χρωματίνης) Φαλλοϊδίνη συνδεδεμένη με ροδαμίνη (ανίχνευση κατανομής του κυτταροσκελετού της νηματοειδούς ακτίνης) «Lysotracker red» (αυτοφαγικός δείκτης)

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΧΡΩΣΗ ΜΕ ΠΟΡΤΟΚΑΛΙ ΤΗΣ ΑΚΡΙΔΙΝΗΣ Διαγράμματα 1, 2 : Ποσοστά των μορφολογικά ανώμαλων ωοθυλακίων μετά από χρώση με πορτοκαλί της ακριδίνης στα φυσικού (Dmp53+/+) (αριστερά) και μεταλλαγμένου τύπου (Dmp53-/-) (δεξιά) στελέχη Drosophila melanogaster. Dmp53+/+ Dmp53-/- 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% Ποσοστό μορφολογικά ανώμαλων ωοθυλακίων(%) control 20 μΜ 200 μΜ 400 μΜ συγκέντρωση Δοξορουβικίνης (μΜ) DXR 200 μΜ ΧΡΩΣΗ ΜΕ «Lysotracker red» 13 12 9 ΧΡΩΣΗ ΜΕ ΙΩΔΙΟΥΧΟ ΠΡΟΠΙΔΙΟ ΧΡΩΣΗ ΜΕ ΦΑΛΛΟΪΔΙΝΗ ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΗ ΜΕ ΡΟΔΑΜΙΝΗ DXR 200 μΜ DXR 400 μΜ DXR 200 μΜ Control control DXR 200 μΜ DXR 200 μΜ DXR 400 μΜ

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΙΣ ΩΟΘΗΚΕΣ Διαγράμματα 3, 4 : Διαγραμματική απεικόνιση των ποσοστών εντόμων σε σχέση με την απουσία ή την παρουσία ωοθηκών και το μέγεθός τους μετά την ανατομία σε στελέχη Drosophila melanogaster φυσικού (Dmp53+/+) (αριστερά) και μεταλλαγμένου τύπου (Dmp53-/-) (δεξιά). Dmp53+/+ Dmp53-/- Κανονική ωοθήκη : φέρει ωοθυλάκια όλων των σταδίων και είναι κανονικού μεγέθους. Μεγάλη ωοθήκη : είναι μεγαλύτερη σε μέγεθος από την κανονική ωοθήκη και φέρει ωοθυλάκια όλων των σταδίων και σε μεγάλο αριθμό. Μικρή ωοθήκη : είναι μικρότερου μεγέθους σε σχέση με την κανονική ωοθήκη και φέρει ωοθυλάκια συνήθως μέχρι σταδίου 8, ενώ ο αριθμός τους είναι σχετικά μικρός. Πολύ μικρή ωοθήκη : είναι διαφανής, τα ωοθυλάκια γίνονται διακριτά με δυσκολία και είναι συνήθως μέχρι σταδίου 3 – 4, ενώ είναι πάρα πολύ λίγα σε αριθμό. Dmp53+/+ Dmp53-/- ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΪΝΗΣ Dmp53 Διαγράμματα 5, 6 : Καμπύλες βιωσιμότητας εντόμων Drosophila melanogaster φυσικού (Dmp53+/+) (αριστερά) και μεταλλαγμένου τύπου (Dmp53-/-) (δεξιά). Dmp53+/+ Dmp53-/-

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ Η Δοξορουβικίνη : επηρεάζει τη μορφολογία, κυτταρική οργάνωση και διαμερισματοποίηση των αναπτυσσόμενων ωοθυλακίων. Στα φυσικού τύπου Drosophila melanogaster έντομα (Dmp53+/+) οδηγεί σε αύξηση του φαινομένου της απόπτωσης σε πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο, ενώ στα μεταλλαγμένου τύπου (Dmp53-/-) η επίδρασή της τροποποιείται ανάλογα με το αποπτωτικό χαρακτηριστικό που εξετάζεται και φαίνεται να πραγματοποιείται μέσω p53 - εξαρτώμενων και p53 - ανεξάρτητων μονοπατιών. επηρεάζει την απουσία ή την παρουσία ωοθηκών και το μέγεθός τους, παρεμβαίνοντας δραστικά στην ανάπτυξη των ωοθηκών στα φυσικού τύπου έντομα (Dmp53+/+), υποστηρίζοντας και ενισχύοντας, αντίθετα, το μέγεθος των ωοθηκών των μεταλλαγμένων εντόμων (Dmp53-/-). επιδρά στη βιωσιμότητα των εντόμων Drosophila melanogaster. Στα φυσικού τύπου έντομα (Dmp53+/+) μειώνει τη βιωσιμότητά τους, σε αντίθεση με τα μεταλλαγμένα έντομα (Dmp53-/- ) όπου παρουσία του φαρμάκου εμφανίζουν αυξημένη ανθεκτικότητα. Η πρωτεΐνη Dmp53 είναι απαραίτητη για τη βιωσιμότητα των εντόμων Drosophila melanogaster, παίζοντας καθοριστικό ρόλο στη φυσιολογία τους. 1. Lockshin RA, Zakeri Z. (2004). Apoptosis, autophagy and more. Int J Biochem Cell Biol. 2004 Dec;36: (12), pg. 2405 – 2419. Review. 2. Stravopodis D.J., Karkoulis P.K., Konstantakou E.G., Melachroinou S., Lampidonis A.D., Anastasiou D., Kachrilas S., Messini – Nikolaki N., Papassideri I.S., Aravantinos G., Margaritis L.H., Voutsinas G.E. (2009). Grade – dependent effects on cell cycle progression and apoptosis in response to Doxorubicin in human bladder cancer cell lines. International Journal of Oncology, 34: (1), pg. 137 – 160, January 2009. 3. Velentzas A.D., Nezis I.P., Stravopodis D.J., Papassideri I.S., Margaritis L.H. (2007) Mechanisms of programmed cell death during oogenesis in Drosophila virilis. Cell Tissue Res. 327: (2), pp. 399 – 414. ΑΝΑΦΟΡΕΣ