Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα
Τα πολυκροσσωτά κύτταρα είναι ένας εξειδικευμένος πληθυσμός τελικώς διαφοροποιημένων κυττάρων, με κύριο χαρακτηριστικό τους πολλαπλούς κροσσούς που εκφύονται από την κορυφαία επιφάνειά τους. Η συγχρονισμένη κίνηση των κροσσών αυτών επάγει την κατευθυνόμενη ροή υγρού σε μια ποικιλία ιστών, συμβάλλοντ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15705 |
| id |
nemertes-10889-15705 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Πολυκροσσωτά κύτταρα Διαφοροποίηση Μεταγραφικό μονοπάτι McIdas GemC1 Multiciliated cells Differentiation Transcriptional pathway |
| spellingShingle |
Πολυκροσσωτά κύτταρα Διαφοροποίηση Μεταγραφικό μονοπάτι McIdas GemC1 Multiciliated cells Differentiation Transcriptional pathway Σκαμνέλου, Μαργαρίτα Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| description |
Τα πολυκροσσωτά κύτταρα είναι ένας εξειδικευμένος πληθυσμός τελικώς διαφοροποιημένων κυττάρων, με κύριο χαρακτηριστικό τους πολλαπλούς κροσσούς που εκφύονται από την κορυφαία επιφάνειά τους. Η συγχρονισμένη κίνηση των κροσσών αυτών επάγει την κατευθυνόμενη ροή υγρού σε μια ποικιλία ιστών, συμβάλλοντας έτσι σε ζωτικές διεργασίες των οργανισμών. Κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης ενός προγονικού κυττάρου προς πολυκροσσωτό κύτταρο, συντελείται μαζική παραγωγή κεντριολίων, τα οποία στη συνέχεια αγκυροβολούν στην κορυφαία μεμβράνη και δημιουργούν τους κινητούς κροσσούς.
Πρόσφατες μελέτες αναδεικνύουν δύο μέλη της υπεροικογένειας Geminin, τα GemC1 και McIdas, ως κεντρικούς ρυθμιστές της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων. Πιο συγκεκριμένα, προτείνουν ότι κατά τη δημιουργία των πολυκροσσωτών κυττάρων, οι GemC1 και McIdas σχηματίζουν σύμπλοκα με τους μεταγραφικούς παράγοντες E2F5 και p73, επιτυγχάνοντας έτσι άμεσα το μεταγραφικό έλεγχο γονιδίων, απαραίτητων για τη διαφοροποίηση. Προκειμένου να αναγνωριστούν επιπλέον πρωτεϊνικά σύμπλοκα, μέσω των οποίων τα δύο μέλη της υπεροικογένειας Geminin ασκούν το μεταγραφικό τους ρόλο, πραγματοποιήθηκαν πειράματα συν-ανοσοκατακρήμνισης μεταξύ της πρωτεΐνης GemC1 και των μεταγραφικών παραγόντων FoxJ1, cMyb και Rfx2. Το μόριο FoxJ1 μπορεί να κατακρημνίσει τον παράγοντα GemC1, επισημαίνοντας έτσι την παρουσία μιας νέας αλληλεπίδρασης, της οποίας ο λειτουργικός ρόλος απομένει να διευκρινιστεί.
Προκειμένου να αποσαφηνιστεί ο in vivo ρόλος του παράγοντα McIdas, μελετήσαμε το σχηματισμό των πολυκροσσωτών κυττάρων σε μύες ελλειμματικούς για το γονίδιο McIdas οι οποίοι χαρακτηρίζονται από καθυστέρηση στην ανάπτυξη και χαμηλή βιωσιμότητα. Πειράματα ανοσοφθορισμού σε τομές από την τραχεία των συγκεκριμένων μυών αποκάλυψαν ότι τα επιθηλιακά κύτταρα δεν διαθέτουν πολλαπλά κεντριόλια και κροσσούς, επιβεβαιώνοντας έτσι το σημαντικό ρόλο του McIdas στα αρχικά στάδια της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων. Περαιτέρω ανάλυση σε μεταγραφικό, αλλά και πρωτεϊνικό επίπεδο φανέρωσε μειωμένη έκφραση σημαντικών ρυθμιστών της διαφοροποίησης, όπως των FoxJ1, cMyb και Plk4, καθώς και διαφορική έκφραση άλλων παραγόντων (p73) μεταξύ των διαφοροποιημένων και των προγονικών κυττάρων. Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο McIdas επηρεάζει τόσο το μεταγραφικό προφίλ των πολυκροσσωτών κυττάρων, όσο και την κατανομή των κυτταρικών πληθυσμών στο επιθήλιο των αεραγωγών.
Επιπρόσθετα, η μελέτη της ενδοκυτταρικής κατανομής της πρωτεΐνης McIdas σε ex vivo μοντέλα διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων, αποκάλυψε τον κυτταροπλασματικό συνεντοπισμό του παράγοντα αυτού με δομικές πρωτεΐνες των κεντριολίων, υποδεικνύοντας έτσι και έναν άμεσο λειτουργικό ρόλο αυτής της πρωτεΐνης στο μαζικό πολλαπλασιασμό των κεντριολίων, αποτέλεσμα που αξίζει περαιτέρω διερεύνηση. |
| author2 |
Skamnelou, Margarita |
| author_facet |
Skamnelou, Margarita Σκαμνέλου, Μαργαρίτα |
| author |
Σκαμνέλου, Μαργαρίτα |
| author_sort |
Σκαμνέλου, Μαργαρίτα |
| title |
Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| title_short |
Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| title_full |
Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| title_fullStr |
Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| title_sort |
μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15705 |
| work_keys_str_mv |
AT skamneloumargarita meletētoumetagraphikoumonopatioutēsdiaphoropoiēsēstōnpolykrossōtōnkyttarōnseinvivokaiinvitrosystēmata AT skamneloumargarita invivoandinvitrocharacterizationofthetranscriptionalpathwaycontrollingmulticiliogenesis |
| _version_ |
1771297236307673088 |
| spelling |
nemertes-10889-157052022-09-05T14:00:48Z Μελέτη του μεταγραφικού μονοπατιού της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων σε in vivo και in vitro συστήματα In vivo and in vitro characterization of the transcriptional pathway controlling multiciliogenesis Σκαμνέλου, Μαργαρίτα Skamnelou, Margarita Πολυκροσσωτά κύτταρα Διαφοροποίηση Μεταγραφικό μονοπάτι McIdas GemC1 Multiciliated cells Differentiation Transcriptional pathway Τα πολυκροσσωτά κύτταρα είναι ένας εξειδικευμένος πληθυσμός τελικώς διαφοροποιημένων κυττάρων, με κύριο χαρακτηριστικό τους πολλαπλούς κροσσούς που εκφύονται από την κορυφαία επιφάνειά τους. Η συγχρονισμένη κίνηση των κροσσών αυτών επάγει την κατευθυνόμενη ροή υγρού σε μια ποικιλία ιστών, συμβάλλοντας έτσι σε ζωτικές διεργασίες των οργανισμών. Κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης ενός προγονικού κυττάρου προς πολυκροσσωτό κύτταρο, συντελείται μαζική παραγωγή κεντριολίων, τα οποία στη συνέχεια αγκυροβολούν στην κορυφαία μεμβράνη και δημιουργούν τους κινητούς κροσσούς. Πρόσφατες μελέτες αναδεικνύουν δύο μέλη της υπεροικογένειας Geminin, τα GemC1 και McIdas, ως κεντρικούς ρυθμιστές της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων. Πιο συγκεκριμένα, προτείνουν ότι κατά τη δημιουργία των πολυκροσσωτών κυττάρων, οι GemC1 και McIdas σχηματίζουν σύμπλοκα με τους μεταγραφικούς παράγοντες E2F5 και p73, επιτυγχάνοντας έτσι άμεσα το μεταγραφικό έλεγχο γονιδίων, απαραίτητων για τη διαφοροποίηση. Προκειμένου να αναγνωριστούν επιπλέον πρωτεϊνικά σύμπλοκα, μέσω των οποίων τα δύο μέλη της υπεροικογένειας Geminin ασκούν το μεταγραφικό τους ρόλο, πραγματοποιήθηκαν πειράματα συν-ανοσοκατακρήμνισης μεταξύ της πρωτεΐνης GemC1 και των μεταγραφικών παραγόντων FoxJ1, cMyb και Rfx2. Το μόριο FoxJ1 μπορεί να κατακρημνίσει τον παράγοντα GemC1, επισημαίνοντας έτσι την παρουσία μιας νέας αλληλεπίδρασης, της οποίας ο λειτουργικός ρόλος απομένει να διευκρινιστεί. Προκειμένου να αποσαφηνιστεί ο in vivo ρόλος του παράγοντα McIdas, μελετήσαμε το σχηματισμό των πολυκροσσωτών κυττάρων σε μύες ελλειμματικούς για το γονίδιο McIdas οι οποίοι χαρακτηρίζονται από καθυστέρηση στην ανάπτυξη και χαμηλή βιωσιμότητα. Πειράματα ανοσοφθορισμού σε τομές από την τραχεία των συγκεκριμένων μυών αποκάλυψαν ότι τα επιθηλιακά κύτταρα δεν διαθέτουν πολλαπλά κεντριόλια και κροσσούς, επιβεβαιώνοντας έτσι το σημαντικό ρόλο του McIdas στα αρχικά στάδια της διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων. Περαιτέρω ανάλυση σε μεταγραφικό, αλλά και πρωτεϊνικό επίπεδο φανέρωσε μειωμένη έκφραση σημαντικών ρυθμιστών της διαφοροποίησης, όπως των FoxJ1, cMyb και Plk4, καθώς και διαφορική έκφραση άλλων παραγόντων (p73) μεταξύ των διαφοροποιημένων και των προγονικών κυττάρων. Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο McIdas επηρεάζει τόσο το μεταγραφικό προφίλ των πολυκροσσωτών κυττάρων, όσο και την κατανομή των κυτταρικών πληθυσμών στο επιθήλιο των αεραγωγών. Επιπρόσθετα, η μελέτη της ενδοκυτταρικής κατανομής της πρωτεΐνης McIdas σε ex vivo μοντέλα διαφοροποίησης των πολυκροσσωτών κυττάρων, αποκάλυψε τον κυτταροπλασματικό συνεντοπισμό του παράγοντα αυτού με δομικές πρωτεΐνες των κεντριολίων, υποδεικνύοντας έτσι και έναν άμεσο λειτουργικό ρόλο αυτής της πρωτεΐνης στο μαζικό πολλαπλασιασμό των κεντριολίων, αποτέλεσμα που αξίζει περαιτέρω διερεύνηση. Multiciliated cells (MCCs) are epithelial cells, harboring motile cilia on their apical surface. The synchronized ciliary beating mediates various tissue-specific roles. During MCC formation, centrioles are amplified and then docked to the apical membrane where they generate multiple motile cilia. Recent studies demonstrate that GemC1 and McIdas, members of the Geminin superfamily, are pivotal for establishing the MCC fate. Data from our lab propose that GemC1 and McIdas form, in the nucleus, complexes with the transcription factors E2F5 and p73, thus mediating direct transcriptional control of key genes during MCC generation. In order to identify other putative interactors, through which such regulation is conveyed, we performed co-immunoprecipitation assays between GemC1 and known cilia-related regulators, like cMyb, FoxJ1 and Rfx2. We show that FoxJ1 can specifically precipitate GemC1, pointing out the presence of a new interaction whose functional role remains to be elucidated. Aiming to shed light into the in vivo role of McIdas, we assessed aspects of MCC formation in McIdas KO mice, characterized by growth retardation and poor viability. Immunofluorescence staining of trachea sections revealed that the epithelial cells are devoid of multiple centrioles and cilia, verifying the important role of McIdas at the early stages of multiciliogenesis. Further analysis at the transcript and protein levels revealed decreased expression of key ciliary regulators, like FoxJ1, cMyb and Plk4 along with differential expression of other factors (p73) between differentiated and progenitor cells. The above results suggest that McIdas affects both the transcriptional profile of multiciliated cells and the distribution of cell populations in the airway epithelium. Additionally, following the intracellular spatial distribution of McIdas protein in an ex vivo ciliogenesis model, we revealed a surprising cytoplasmic colocalization of McIdas with structural centriole proteins, suggesting a direct functional role of this protein in centriole amplification. 2021-12-22T07:44:21Z 2021-12-22T07:44:21Z 2020-12-05 http://hdl.handle.net/10889/15705 gr application/pdf |
