You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Експериментальні дані щодо порушення експресії циркадіальних генів у печінці та легенях як показник токсичної дії метил-третбутилового ефіру на організм

Експериментальні дані щодо порушення експресії циркадіальних генів у печінці та легенях як показник токсичної дії метил-третбутилового ефіру на організм

https://doi.org/10.33573/ujoh2008.03.020

Мінченко Д.О.1,2, Яворовський О.П.2, Завгородній І.В.3, Паустовський Ю.О.2, Тсучігара К.4, Есумі Г.4, Мінченко О.Г.1,4

Експериментальні дані щодо порушення експресії циркадіальних генів у печінці та легенях як показник токсичної дії метил-третбутилового ефіру на організм

1 Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна Національної академії наук України, м. Київ,Україна
2 Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, м. Київ, Україна Харківський
3 Національний медичний університет, м. Харків,Україна
4 Науково-дослідний інститут інноваційної онкології Східного госпіталю Національного онкологічного центру Японії, м. Кашива, Японія

Повна стаття (PDF), UKR


Протікання фізіологічних та біохімічних процесів в організмі має циркадіальний характер і порушення механізмів їх регуляції є одною із причин виникнення багатьох патологічних процесів, в тому числі і утворення злоякісних пухлин. Найбільш важливими генами, що регулюють протікання циркадіальних процесів в нормі та при патологічних станах є гени груп Per, ВМої та Clock, а також казеїнкіназа-1 є, що контролює їх функціональну активність. Одержані нами дані засвідчили, що під впливом метил-третбутилового ефіру (МТБЕ), екологічно небезпечної, токсичної сполуки, значно порушується експресія генів Per2, Clock та казеїнкінази- 1є в печінці та легенях щурів і що це може спричинювати розлади у функціонуванні сигнальних каскадів у клітинах та розвитку патологічних станів, в тому числі і виникнення злоякісних новоутворень. Результати даної роботи переконливо свідчать про виражену дію МТБЕ на важливі ключові механізми регуляції метаболічних процесів в клітинах на рівні експресії циркадіальних генів, зокрема генів Per2, Clock та казеїнкінази-1 є, що може слугувати важливим чутливим показником шкідливої дії на організм хімічних забруднювачів довкілля.

Ключові слова: печінка, легені, гени, експресія, метил-третбутиловий ефір

Література

  1. Gonze D., Goldbeter A. Circadian rhythms and molecular noise // Chaos, 2006,- V. 16, № 2.- R 026110 (1-11).
  2. Dunlap J.C. Molecular bases for circadian clocks // Cell. 1999.-V. 96. № 2.- P. 271-290.
  3. Harmer S.L., Panda S., Kay S.A. Molecular bases of circadian rhythms // Ann. Rev. Cell. Dev. Biol., 2001.-№ 17.- P. 215-253.
  4. Tfeboul M., Barrat-Petit M.-A., Li X.M. et al. Atypical patterns of circadian clock gene expression in human peripheral blood mononuclear cells // J. Mol. Med., 2005,- № .83 - P. 693-699.
  5. Eide E.J., Woolf M.F., Kang H. Control of mammalian circadian rhythm by CKlepsilon-regulated pro- teasome-mediated PER2 degradation // Mol. Cell. Biol., 2005,-V.25, № 7,- P. 2795-2807.
  6. TUrek F.W., Joshu C., Kohsaka A. et al. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice // Science, 2005.-V.308, № 5724,- P. 1043-1045.
  7. Oishi K., Shirai H., Ishida N. CLOCK is involved in the circadian transactivation of peroxisome-prolifera- tor-activated receptor alpha (PPARalpha) in mice // Biochem. J„ 2005.-386, PT3-. P. 575-581.
  8. Rudic R.D., McNamara R, Curtis A.M. et al. BMAL1 and CLOCK, two essential components of the circadian clock, are involved in glucose homeostasis // PLoS Biol., 2004,- V. 2, № 11.- P. E377.
  9. Hogenesch J.B., Gu Y.Z., Jain S., Bradfield C.A. The basic-helix-loop-helix-PAS orphan MOP3 forms transcriptionally active complexes with circadian and hypoxia factors // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1998,- V. 95, № 10.- P. 5474-5479.
  10. Gekakis N., Staknis D., Nguyen H.B. et al. Role of the CLOCK protein in the mammalian circadian mechanism // Science, 1998.-V.280, № 5369.- P. 1564-1569.
  11. Tkinkalovsky O., Smaaland R., Rosenlund B. et al. Circadian variations in clock gene expression of human bone marrow CD34+ cells // J. Biol. Rhythms., 2007.-V.22, №2.-P. 140-150.
  12. Гкмалея Н.Ф., Шишко Е.Д. Дифференциальная циркадиальная реакция на свет, проявляемая Т клетками и большими гранулярными лимфоцитами человека in vitro // Доповіді НАН України, 2007,- №9,-С. 131-136.
  13. ChilovD., HoferT, BauerC. et al. Hypoxia affects expression of circadian genes PERI and CLOCK in mouse brain // FASEB J., 2001,-№ 15.-P. 2613-2622.
  14. Grechez-Cassiau A., Rayet B., Guillaumond F. et al. The circadian clock component bmall is a critical regulator of p21wafl/cipl expression and hepatocyte proliferation // J. Biol. Chem., 2008.- V.283, № в.- p. 4535-4542.
  15. You S., Wood P.A., Xiong Y. et al. Daily coordination of cancer growth and circadian clock gene expression // Breast Cancer Res. Treat., 2005,- V.91. № 1,- P. 47-60.
  16. Chen S.T., Choo K.B., Hou M.F. et al. Deregulated expression of the PERI, PER2 and PER3 genes in breast cancers. Carcinogenesis., 2005.- V.26, № 7,- P. 1241-1246.
  17. Winter S.L., Bosnoyan-Collins L., Pinnaduwage D., Andrulis I.L. Expression of the circadian clock genes Perl and Per2 in sporadic and familial breast tumors // Neoplasia., 2007.- V.9, № 10.-P. 797-800.
  18. Lee C.C. The circadian clock and tumor suppression by Mammalian period genes. Methods Enzymol., 2005.- V.393.- P. 852-861.
  19. Fu L., Pelicano H., Liu J., Huang P, Lee C. The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo // Cell, 2002- V. Ill, № l.-P. 41-50.
  20. Yeh K.T., Yang M.Y., Liu T.C. et al. Abnormal expression of period 1 (PERI) in endometrial carcinoma. J. Pathol., 2005,-V.206, № 1-. P. 111-120.
  21. Shih H.C., Choo K.B., Chang T.J. et al. Disturbance of circadian gene expression in endometrial cancer: detection by real-time quantitative RT-PCR // Oncol. Rep., 2005-V. 14. № 6.- P. 1533-1538.
  22. Gery S., Gombart A.F., Yi W.S. et al. Transcription profiling of С/ EBP targets identifies Per2 as a gene implicated in myeloid leukaemia // Blood, 2005.— V. 106, № 8,- P. 2827-2836.
  23. Vielhaber E., Eide E., Rivers A. et al. Nuclear entry of the circadian regulator mPERl is controlled by mammalian casein kinase I epsilon // Mol. Cell. Biol., 2000,-V.20, № 13-P. 4888-4899.
  24. Keesler G.A., Camacho F, Guo Y. et al. Phosphorylation and destabilization of human period I clock protein by human casein kinase 1 epsilon. Neuroreport, 2000.-V. 11, № 5.- P. 951-955.
  25. Gietzen K.F., Virshup D.M. Identification of inhibitory autophosphorylation sites in casein kinase I epsilon // J. Biol. Chem., 1999 - V.274, № 45.- P. 32063-32070.
  26. Shirogane T„ Jin J., Ang X.L., Harper J.W. SCFbeta-TRCP controls clock-dependent transcription via casein kinase 1 -dependent degradation of the mammalian period-1 (Perl) protein // J. Biol. Chem., 2005.- V.280, № 29.- P. 26863-26872.
  27. Okamura A., Iwata N., Tamekane A. et al. Casein kinase Iepsilon down-regulates phospho-Akt via PTEN, following genotoxic stress-induced apoptosis in hematopoietic cells // Life Sci., 2006.- V.78, № 14.- P. 1624-1629.
  28. Waddell D.S., Liberati N.T., Guo X. et al. Casein kinase Iepsilon plays a functional role in the transforming growth factor-beta signaling pathway // J. Biol. Chem., 2004,- V. 279, № 28,- P. 29236-29246.
  29. Eide E.J., Vielhaber E.L., Hinz W.A., Virshup D.M. The circadian regulatory proteins BMAL1 and cryptochromes are substrates of casein kinase Iepsilon // J. Biol. Chem., 2002,-V. 277. № 19,- P. 17248-17254.
  30. Akashi M., Tsuchiya Y, Yoshino T, Nishida E. Control of intracellular dynamics of mammalian period proteins by casein kinase 1 epsilon (CKlepsilon) and CKIdelta in cultured cells // Mol. Cell. Biol., 2002,- V.22, №6.-P. 1693-1703.
  31. GaoZ.H., SeelingJ.M., Hill V. etal. Casein kinase I phosphorylâtes and destabilizes the beta-catenin degradation complex // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2002.-V.99, №3.-P. 1182-1187.
  32. Rubinfeld B., Tice D.A., Polakis P. Axin-depen- dent phosphorylation of the adenomatous polyposis coli protein mediated by casein kinase Iepsilon // J. Biol. Chem., 2001 -. V.276, № 42,- P. 39037-39045.
  33. Desagher S., Osen-Sand A., Montessuit S. et al. Phosphorylation of bid by casein kinases I and II regulates its cleavage by caspase 8 // Mol. Cell., 2001.- V.8, №3,- P.601-611.
  34. Knippschild U., Milne D.M., Campbell L.E. et al. p53 is phosphorylated in vitro and in vivo by the delta and epsilon isoforms of casein kinase 1 and enhances the level of casein kinase 1 delta in response to topoisomerase- directed drugs // Oncogene, 1997.- V. 15, № 14.- P. 1727-1736.
  35. Miyazaki K., Nagase T, Mesaki M. et al. Phosphorylation of clock protein PERI regulates its circadian degradation in normal human fibroblasts // Biochem. J., 2004,-V. 380, PT l.P. 95-103.
  36. Sato T.K., Yamada R.G., Ukai H. et al. Feedback repression is required for mammalian circadian clock function // Nat. Genet., 2006.-V.38, № 3.- P. 312-319.
  37. Motzkus D., Loumi S., Cadenas C. et al. Activation of human period-1 by PKA or CLOCK/BMAL1 is conferred by separate signal transduction pathways // Chronobiol. Int., 2007.-V.24, № 5.- P.783-792.
  38. Яворовський О.П., Зенкіна В.І. Метил-третбу- тиловий ефір як глобальний забруднювач довкілля. Токсикологічні та екологічні аспекти ризику впливу в Україні // Довкілля та здоров'я, 2006,- С.75-80.
  39. Minchenko О.Н., Opentanova I.L., Minchenko D.O. et al. Hypoxia induces transcription of 6-phospho- fructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 4 gene via hypoxia-inducible factor-1 alpha activation // FEBS Lett.- 2004.-V. 576, № 1,- P. 14-20.