«Оценка экспрессии hif-зависимых генов для поиска соединений, обладающих противогипоксическим действием»

Научная новизна. Впервые изучено влияния двух оригинальных ноотропных соединений (Ноопепт и циклопролинглицин) на экспрессию генов (VEGFA, PDK1, MMP2, IGFBP3, BNIP3), регулируемых

транскрипционным фактором HIF1, в условиях нормоксии и модели гипоксии в культуре клеток SH-SY-5Y. Впервые показано, что Ноопепт и циклопролинглицин оказывают влияние на экспрессию генов участвующих в адаптации клеток к гипоксии.

Цель работы.

Изучить HIF-зависимые гены, активирующиеся под воздействием противогипоксических препаратов пептидной природы Ноопепта и циклопролинглицина в культуре клеток нейробластомы в норме и модели гипоксии.

Для достижения цели данной работы были поставлены следующие задачи:

1. Оценить количество мРНК гена HIF1a, в норме под действием Ноопепта и циклопролинглицина в культуре клеток SH-SY-5Y;

2. Исследовать количество мРНК гена HIF1a, в модели гипоксии под действием Ноопепта и циклопролинглицина в культуре клеток SH-SY- 5Y;

3. Оценить количество мРНК генов VEGFA, PDK1, BNIP3, IGFBP3, MMP2 в норме под действием Ноопепта и циклопролинглицина в культуре клеток SH-SY-5Y;

4. Исследовать количество мРНК генов VEGFA, PDK1, BNIP3, IGFBP3, MMP2, в модели гипоксии под действием Ноопепта и циклопролинглицина в культуре клеток SH-SY-5Y;

5. Разработка методических рекомендаций по использованию результатов исследования в курсе биологии.

Апробация: по содержанию дипломной работы была опубликована статья в журнале «Интеграция наук» (декабрь 2018 г.) и статья в журнале «Форум молодых ученых» (апрель 2019 г.).

Работа выполнена на базе лаборатории молекулярной фармакологии и иммунологии Уфимского научного центра Российской академии наук.

Активированный HIF1 играет важную роль в адаптивных реакциях клеток на изменение кислорода. Происходит активация транскрипции более

100 генов, которые регулируют жизненно важные биологические процессы, необходимые для выживания и прогрессирования опухоли. Например, гены, участвующие в метаболизме глюкозы, пролиферации клеток, миграции и ангиогенезе. HIF1 является важным регулятором метаболизма, который позволяет быстро адаптироваться к доступности кислорода. Этот эффект опосредуется через ключевые регуляторы биоэнергетики и роста. В быстро растущей опухолевой ткани HIF1 помогает гипоксическим опухолевым клеткам изменить метаболизм глюкозы от более эффективного окислительного фосфорилирования к менее эффективному

гликолитическому пути для поддержания производства энергии (эффект Варбурге). По этой причине гипоксические клетки имеют тенденцию потреблять больше глюкозы для удовлетворения своих энергетических потребностей (Кирова, 2016). HIF1 опосредует это метаболическое превращение посредством индукции ферментов, участвующих в гликолизе и сверхэкспрессии переносчиков глюкозы (GLUT), которые увеличивают поступление глюкозы в опухолевые клетки. Кроме того, HIF1 способствует метастазированию опухоли в отдаленные и более насыщенные кислородом ткани посредством транскрипционной активации онкогенных факторов роста, таких как трансформирующий фактор роста бета 3 (TGF-вЗ), эпидермальный фактор роста (EGF) и другие (Qi Fang et al., 2006).

1.2. Структура гена HIF1

HIF1 был впервые обнаружен Семенза и сотр. в 1991 году во время исследований, проводимых на гене эритропоэтина (EPO). Данный ген, ответственен за кодирование гормона эритропоэтина участвующего в производстве эритроцитов. Последовательности цис-действующей ДНК (5'- RCGTG-3') были идентифицированы в 3'-фланкирующей области гена EPO. Было обнаружено, что эти последовательности ДНК необходимы для

транскрипционной активации гена EPO в ответ на гипоксию, и поэтому они были названы элементами ответа на гипоксию (HRE) (Zhang, 2018). Дальнейшие исследования показали, что активация транскрипции многих регуляторных генов инициируется посредством связывания специфического белка, который индуцируется в условиях гипоксии с HRE. Позже этот белок был идентифицирован как HIF1 (Carroll, 2006).

Сегодня в свете проблемы гипоксии большое внимание уделяют специфическому регуляторному белку HIFla. Показано, что этот фактор играет главную роль в системном ответе организма на гипоксию, синтезируется во многих тканях организма, в том числе в нервной ткани, где его экспрессия максимальна в нейронах. Фактор HIFla ответственен за формирование основы долговременной адаптации к гипоксии, путем регуляции экспрессии генных продуктов, включающихся в различные клеточные процессы, а потому представляется удобной мишенью для фармакологического воздействия. Так, повышение экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) через активацию HIFla индуцирует образование новых кровеносных сосудов в области ишемии мозга и сердца, усиливая кровоток и кислородное обеспечение, тем самым уменьшая ишемию. Поэтому поиск активаторов экспрессии HIFla также актуален, как и изучение влияния известных препаратов-антигипоксантов на уровень этого информативного при гипоксии фактора (Колясникова, 2018).

Такой подход открывает новые направления поиска эффективных лекарственных средств направленного регулирования процессов срочной и долговременной адаптации организма к гипоксии и является актуальным в лечении онкологических, ревматических, сердечно-сосудистых и других заболеваний, в генезе которых имеют место состояния гипоксии и ишемии.

+ еще 62 источника