ER stress & έλλειψη ύπνου Βούλγαρης Παναγιώτης 5187 Βιοτεχνολογία(Μοριακές Ασθένειες) 2013-2014 Υπεύθυνη Καθηγήτρια: Κα Μαρία Φράγκου

Ενδοπλασματικό δίκτυο(ΕΔ) Κυτταρικό οργανίδιο, η εσωτερική μεμβράνη συνέχεται με τον πυρήνα Αναδίπλωση όλων των πρωτεϊνών που θα εξωκυττωθούν &που θα παραμείνουν στο κύτταρο Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις Βιοσύνθεση λιπιδίων, χοληστερόλης και στεροειδών ορμονών Αποθήκευση ασβέστιο, Απελευθέρωση ως απόκριση σε εξωκυττάρια ερεθίσματα Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

BiP (Binding immunoglobulin protein) Σαπερόνιο, το πιο πολυπληθές στο ΕΔ, το πρώτο που συναντά μία πρωτεΐνη που συντίθεται στα ριβ/τα του ΕΔ Προσδένεται στις υδρόφοβες περιοχές του πεπτιδίου για να εμποδίσει την εσφαλμένη αναδίπλωση καθώς συντίθεται το υπόλοιπο της πρωτεΐνης Όταν παραχθεί ολόκληρη, συμμετοχή και άλλων πρ. συνοδών  σωστή τριτοταγής δομή Αν αναδιπλωθεί σωστά  Εξέρχεται από το ΕΔ Αν δεν αναδιπλωθεί σωστά  τότε συμμετοχή της Bip – αν αυτό δεν είναι αδύνατον  μέσω αυτής εξέρχεται στο κυτταρόπλασμα  αποικοδόμηση Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

ER Stress Response/Unfolded Protein Response(UPR) Διαταραχές  ομοιοστασία του ΕΔ  αναδίπλωση των πρωτεϊνών  συσσώρευση λανθασμένα αναδιπλωμένων πρωτεϊνών(ΛΑΠ)  κυτταρική επιβίωση UPR ομοιοστασία Προσαρμογή (adaptation) Προειδοποίηση( alarm) Απόπτωση Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Απόπτωση Προειδοποίηση (alarm) Προσαρμογή (adaptation) παραγωγή του NF-KB έκφραση γονιδίων άμυνας Φλεγμονώδης απάντηση, πιθανά επικίνδυνη Προσαρμογή (adaptation) ↑ των σαπερονίων του ΕΔ - BiP/GRP78 ↑ μεταφραστικής δραστηριότητας(ΜΔ) ↓ αποικοδόμησης ΛΑΠ από το πρωτεόσωμα Ρόλος: προστατευτικός, για προσαρμογή Απόπτωση Όταν παρατεταμένο στρες CHOP JNK Caspases Κυτταρική βλάβη, δυσλουτουργία, απόπτωση Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

UPR Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Παρατεταμένο στρες Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Έλλειψη ύπνου & UPR Έλλειψη ύπνου (ΕΥ) >6h  στρες ΕΔ & ενεργοποίηση του UPR σε ποντίκια στον φλοιό ↑ BiP BiP  αποσύνδεση από PERK  Φωσ/ωση PERK & eIF2α  ένδειξη αναστολής της μετάφρασης Διάσπαση των πολυσωμάτων  αναστολή της μετάφρασης ↑ μεταγραφής: BiP, GRP94, PERK, caspase-9, ATF4, ATF6 Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

BiP και ύπνος ανάρρωσης (ΥΑ - recovery sleep) Έλλειψη ύπνου Drosophila  ↑ BiP  ύστερα παρατηρείται ↓ με τον επερχόμενο ΥΑ Μύγες με ↑ επίπεδα BiP  περισσότερος ΥΑ(ρόλος του BiP στο να προάγει τον ύπνο) ↑↑ BiP  δεσμευμένοι μετατροπείς  καταστολή του UPR  ανάγκη για περισσότερο ύπνο ανάρρωσης ίσως για αντιστάθμιση των αρνητικών συνεπειών της ΕΥ Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Ύπνος και πρωτεϊνοσύνθεση Ο ύπνος σχετίζεται με αυξημένη πρωτεϊνική σύνθεση Πιθανόν ο ύπνος να επάγεται από αυξημένες ανάγκες του εγκεφάλου για πρωτεϊνική σύνθεση. Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Προχωρημένη ηλικία – UPR – ΕΥ Σε ↑ Ηλικία σε ζώα παρατηρούνται: BiP & άλλα σαπερόνια δεν ↑ με την ΕΥ Αποικοδόμηση μέσω πρωτεωσώματος: ↓ Σε ΕΥ: P-PERK:↓, P- eIF2α :↓ δε συμβαίνει αναστολή της μετάφρασης ↑GADD34 (ωθεί PP1  αποφωσφοριλιώσει τον eIF2α)  όχι ↓ της ΜΔ Τα παραπάνω  αύξηση των ΛΑΠ ΕΥ & ↑ Ηλικίας  όχι ↑ της ουμπικουιτίνης  αδυναμία αποικοδόμησης των ΛΑΔ Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Έλλειψη ύπνου και μοριακή νευροφυσιολογία Βούλγαρης Παναγιώτης 5187 Βιοτεχνολογία(Μοριακές Ασθένειες) 2013-2014 Υπεύθυνη Καθηγήτρια: Κα Μαρία Φράγκου

Πώς επιδρά η έλλειψη ύπνου στις συνάψεις; Λίγες ώρες ΕΥ  επίδραση στη μοριακή σύσταση των διεγερτικών προσυναπτικών νευράδων επίδραση στην αποτελεσματικότητά τους αύξηση ή μείωση αριθμού των συνάψεων Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Πλαστικότητα των συνάψεων Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Πλαστικότητα των συνάψεων Η αλλαγή στη δομή, στη λειτουργία και στην οργάνωση των νευρώνων ως απάντηση σε νέα ερεθίσματα Διακρίνεται σε: long-term potentiation (LTP), long-term depression (LTD), homeostatic scaling of synaptic strength Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Οι LTP & LTD έχουν κοινά χαρακτηριστικά: Απαιτούν de novo πρωτεϊνική σύνθεση, συμπεριλαμβανομένου της μετάφρασης στους δενδρίτες Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

LTP κατά την αγρυπνία (wakefulness) Βιοτεχνολογία 2013-14 LTP κατά την αγρυπνία (wakefulness) 22/11/2018 TrkB (black), AMPAR (green) and NMDAR (blue) Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Ύπνος και νευρικές συνάψεις Βιοτεχνολογία 2013-14 Ύπνος και νευρικές συνάψεις 22/11/2018 TrkB (black), AMPAR (green) and NMDAR (blue) Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

LTD (long-term depression) Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 LTD (long-term depression) Ενεργοποίηση mGluRs & NMDARs  πρόκληση LTD ≠ LTP: Ενεργοποίηση φωσφατασών (PP1 & calcineurin) & αφαίρεση των AMPAR από τη μεμβράνη  ↓ δυναμικότητας Και πάλι, η σταθεροποίηση των αλλαγών απαιτεί πρωτεϊνική σύνθεση (αλλά όχι απαραίτητα παραγωγή νέων mRNA) ↓F-actin στους δενδρίτες και ↓του μεγέθους δενδριτών ή απώλειά τους Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Ποιες παράμετροι επηρεάζουν την LTP; (σε ζώα) Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Ποιες παράμετροι επηρεάζουν την LTP; (σε ζώα) ΕΥ βλάπτει τον LTP: μη διακοπτόμενος ύπνος ☺ LTP Απώλεια ύπνου REM βλάπτει τον LTP: Επιλεκτική απώλεια ύπνου REM βλάπτει την ιπποκάμπια διατήρηση του LTP παρόμοια με ΕΥ Η ΕΥ βλάπτει τη γνωστική λειτουργία: ολικός ύπνος & ύπνος REM  διατήρηση LTP και μνήμης μακράς διαρκείας Ο σχηματισμός μνήμης μετά «απλές διαδικασίες» επηρεάζεται ↓ από ΕΥ REM ≠ μετά από διαδικασίες ↑ πολυπλοκότητας ή σχετιζόμενες με συναισθηματικές παραμέτρους επηρεάζεται ↑ από ΕΥ REM Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Γονιδιακή έκφραση κατά τη διάρκεια του ύπνου και μετά από ΕΥ Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Γονιδιακή έκφραση κατά τη διάρκεια του ύπνου και μετά από ΕΥ Τα περισσότερα γονίδια των οποίων η έκφραση ↑ κατά τη διάρκεια του ύπνου  βιοσύνθεση μακρομορίων και τη μεταφορά τους  ύπνος: δράση αποκατάστασης σε κυτταρικό επίπεδο Τα γονίδια των οποίων η έκφραση διαταράσσεται κατά την ΕΥ σχετίζονται: ομοιόσταση κιρκάδιους ρυθμούς οξειδωτικό στρες μεταβολισμό Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Βιοτεχνολογία 2013-14 Arc and zif268 22/11/2018 Μετά τη ενεργοποίηση της μεμβράνης, το mRNA της Arc μεταφέρεται προς τους δενδρίτες LTP: η Arc σταθεροποιεί την F-actin LTD & scaling: η Arc επιστρατεύει τον μηχανισμό ενδοκύττωσης (συνδέει την endophilin &τη dynamin)  ενδοκύττωση των AMPARs Οι αναστολή των δύο αυτών μορίων δρα βλαπτικά στη ΜΜΔ ΕΥ  ↓ έκφραση Arc & zif268 (εγκ. φλοιό) Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Arc & zif268 - ΕΥ και σηματοδοτικά μονοπάτια Βιοτεχνολογία 2013-14 22/11/2018 Arc & zif268 - ΕΥ και σηματοδοτικά μονοπάτια Διαταραχές ύπνου  ίσως ↓ ενεργοποίηση ↑ σηματοδοτικών μονοπατιών (ERK & cAMP-PKA)  επηρεάζουν έκφραση γονιδίων μέσω CREB Η μεταγραφή των Arc & zif268 εξαρτάται από τα αυτά τα μονοπάτια Η ΕΥ  ↑ έκφρασης της phosphodiesterase 4  αποικοδομεί το cAMP  ↓ ενεργοποίησης της PKA Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018 Βούλγαρης Παναγιώτης

Πρωτεϊνοσύνθεση, έλεγχος της μετάφρασης & ύπνος Ύπνος: ↑ παραγόντων έναρξης της μετάφρασης (eIF4b, eIF5, eEF2) Αλλαγές στη ΜΔ σχετίζονται με διάρκεια ΕΥ (πχ 6h  πρωτεΐνες σχετικές με τον κυτταροσκελετό, 7d ↑ έκφρασης του cytochrome C, λόγω στρες) Συσχέτιση μεταξύ ποιότητας & ποσότητας ύπνου με P-eEF2 & P-eIF4E.  σχέση ύπνου με ↑ ΜΔ Καλής ποιότητας & ποσότητας ύπνος σε προηγούμενες βραδιές πριν από την ΕΥ  ↓ επίδρασης της ΕΥ στην πρωτεϊνοσύνθεση Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Βιβλιογραφία Nirinjini Naidoo (2009) Cellular Stress/TheUnfolded Protein Response: Relevance to Sleep and Sleep Disorders Sleep. Med Rev. 2009 June ; 13(3): 195–204. doi:10.1016/j.smrv.2009.01.001. Janne Grønli, Jonathan Soulé, Clive R. Bramham (2014) Sleep and protein synthesis-dependent synaptic plasticity: impacts of sleep loss and stress Front. Behav Neurosci 2014 Jan 21;7:224. doi: 10.3389/fnbeh.2013.00224. Εικόνες http://bhls.files.wordpress.com/2011/04/smudge-sleep-time.jpg http://media-3.web.britannica.com/eb-media/79/117279-004-4B7393C9.jpg http://cronodon.com/files/Cell_ER_labeled.jpg http://www.annholm.net/wp-content/uploads/2013/01/sleep.jpg http://www.bellenews.com/wp-content/uploads/2014/03/Sleep-loss-may-be-more-serious-than-previously-thought-causing-a-permanent-loss-of-brain-cells.jpg http://babydustdiaries.files.wordpress.com/2010/04/synapses-image-for-march-17-2010-blog-entry.jpg http://www.rcsb.org/pdb/education_discussion/molecule_of_the_month/images/ribosome.gif Βούλγαρης Παναγιώτης 22/11/2018

Ευχαριστώ 