Μελέτη του ρόλου των πρωτεϊνών της υπεροικογένειας Geminin στο σχηματισμό του πρωτογενούς κροσσού

• Κύριος συγγραφέας: Μπουρνάκα, Σπυριδούλα
• Άλλοι συγγραφείς: Λυγερού, Ζωή
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Πρωτογενής κροσσός; Κεντροσωμάτιο; Geminin; McIdas; Primary cilium; Centrosome

Ο πρωτογενής κροσσός είναι μια δομή αποτελούμενη από μικροσωληνίσκους που εκφύεται από την επιφάνεια του κυττάρου όταν αυτό βρίσκεται εκτός κυτταρικού κύκλου. Είναι ακίνητος κροσσός και συμμετέχει στη μεταγωγή σημάτων στο κύτταρο, ενώ ανεπάρκεια στο σχηματισμό του είναι ικανή να οδηγήσει σε διάφορες ασθένειες (ciliopathies). Για να σχηματιστεί ο πρωτογενής κροσσός, το κεντροσωμάτιο του κυττάρου ωριμάζει σε βασικό σωμάτιο, προσδένεται σε κυστίδια από το σύμπλεγμα Golgi, οπότε και αρχίζει να εκφύεται από το μητρικό κεντριόλιο ο κροσσός. Το κυστίδιο με το βασικό σωμάτιο και τον νεοσχηματιζόμενο κροσσό μεταναστεύει προς την πλασματική μεμβράνη όπου και συντήκεται με αυτή για να εξωκυτταρωθεί ο κροσσός και να επιμηκυνθεί. Ο σχηματισμός του πρωτογενούς κροσσού είναι μια διαδικασία αυστηρά ελεγχόμενη από τον κυτταρικό κύκλο, καθώς, όταν το κύτταρο είναι εκτός κυτταρικού κύκλου σχηματίζει τον πρωτογενή κροσσό και όταν επανεισέρχεται σε αυτόν πρέπει να τον αποικοδομήσει. Το κεντροσωμάτιο αποτελεί κέντρο οργάνωσης των μικροσωληνίσκων του κυττάρου οι οποίοι σχηματίζουν τον κυτταροσκελετό στη μεσόφαση, τη μιτωτική άτρακτο στη μίτωση και τους/τον κροσσούς/κροσσό μετά τη διαφοροποίηση ή την έξοδο από τον κυτταρικό κύκλο. Το κεντροσωμάτιο αποτελείται από δύο κεντριόλια που ανάλογα με τη φάση του κυτταρικού κύκλου είτε είναι στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους είτε συνδέονται μέσω πρωτεϊνικών ινιδίων. Το κεντροσωμάτιο διπλασιάζεται σε κάθε κυτταρικό κύκλο με ημισυντηριτικό τρόπο, με ένα νέο κεντριόλιο να εκφύεται από κάθε μητρικό. Ο συντονισμός του διπλασιασμού των κεντροσωματίων και του γενετικού υλικού, ώστε να συμβαίνει μία και μόνο φορά ανά κύκλο, διασφαλίζει την ακεραιότητα του γενετικού υλικού από γενιά σε γενιά. H υπεροικογένεια Geminin απαρτίζεται από τρεις πρωτεΐνες, τις Geminin, McIdas και GemC1. Οι τρείς αυτές πρωτεΐνες έχει βρεθεί πως παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου αλλά και στη διαφοροποίηση των πολυκροσσωτών κυττάρων. Επιπλέον, η Geminin έχει σημαντικό ρόλο στον κύκλο των κεντροσωματίων, καθώς απαλοιφή της οδηγεί σε υπερδιπλασιασμό τους. Παράλληλα, πρόσφατες μελέτες στο εργαστήριό μας συνδέουν και τον McIdas με τον διπλασιασμό των κεντροσωματίων. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε ο ρόλος των πρωτεϊνών Geminin και McIdas στο σχηματισμό του πρωτογενούς κροσσού αλλά και ένας επιπλέον ρόλος της Geminin στη συνοχή των κεντριολίων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν μη καρκινικά αθανατοποιημένα, επιθηλιακά κύτταρα hTERT-RPE1, τα οποία καλλιεργήθηκαν σε συνθήκες αποστέρησης ορού για την επαγωγή της εξόδου από τον κυτταρικό κύκλο και τον συνεπακόλουθο σχηματισμό του πρωτογενούς κροσσού. Βρέθηκε πως απουσία του McIdas μειώνεται ο αριθμός των κυττάρων που σχηματίζουν πρωτογενή κροσσό. Αντίθετα, η υπερέκφρασή του οδηγεί σε αύξηση των κυττάρων που είναι ικανά να σχηματίσουν κροσσό. Σε μια προσπάθεια διαλεύκανσης του ρόλου του McIdas στο μονοπάτι της βιογένεσης του κροσσού, διερευνήθηκαν τρία βήματα αυτής. Η ωρίμανση του βασικού σωματίου και η αγκυροβόλησή του στην πλασματική μεμβράνη ή το κυστίδιο Golgi, η ικανότητα σχηματισμού των κυστιδίων γύρω από το βασικό σωμάτιο και η ικανότητα σχηματισμού του κροσσού από το βασικό σωμάτιο. Τα πειράματα που έχουν διεξαχθεί δείχνουν πως απουσία του McIdas, ούτε η ικανότητα του βασικού σωματίου να σχηματίζει κροσσό επηρεάζεται ούτε και η ωρίμανσή του ή η αγκυροβόλησή του. Ωστόσο, ενδέχεται να μειώνεται ο σχηματισμός των κυστιδίων Golgi γύρω από το βασικό σωμάτιο, όπως δείχνει η μείωση του σήματος της Rab8a στο κεντροσωμάτιο, μιας πρωτεΐνης χαρακτηριστικής των κυστιδίων που συμμετέχουν στο σχηματισμό του κροσσού. Η αποσιώπηση της Geminin, επίσης, μειώνει την ικανότητα των κυττάρων να σχηματίζουν πρωτογενή κροσσό όταν αυτά είναι εκτός κύκλου. Ταυτόχρονα όμως με τον φαινότυπο αυτό παρατηρήθηκε και ένας ακόμα, αυτός της αυξημένης απόστασης μεταξύ των κεντροσωματίων. Η διαδικασία του αποχωρισμού των κεντροσωματίων λαμβάνει, φυσιολογικά, χώρα λίγο πριν τη μίτωση. Μένει να διαπιστωθεί εάν τα απομακρυσμένα κεντροσωμάτια είναι διπλασιασμένα ή εάν η έλλειψη της Geminin επιδρά στο δεσμό των κεντριολίων. Η παρούσα διπλωματική διευρύνει το φάσμα των λειτουργιών που επιτελούν οι πρωτεΐνες της υπεροικογένειας Geminin. Η κατανόηση των λειτουργιών των πρωτεϊνών αυτών θα βοηθήσει στη διαλεύκανση του ρόλου τους στην διατήρηση της ισορροπίας μεταξύ πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης.