Grupa Szlaków Sygnałowych Komórki Nowotworowejzespół prof. Wiesławy Widłak

Opis działalności zespołu:

Tematyka badawcza pracowni Szlaków Sygnałowych Komórki Nowotworowej koncentruje się wokół czynnika transkrypcyjnego HSF1 (Heat Shock Factor 1). Analizujemy szlaki sygnałowe, które uaktywniają się w wyniku działania HSF1, zwłaszcza w warunkach stresowych. Badamy interakcje ścieżek zależnych od HSF1 i estrogenu oraz od HSF1 i NF-κB. Aktywacja HSF1 jest ważnym elementem odpowiedzi na stres, wspierającym również proces nowotworzenia. Obecnie nasze wiodące projekty badawcze mają na celu wyjaśnienie mechanizmów prowadzących do aktywacji HSF1 pod wpływem estrogenu (17-β-estradiolu, E2) w nienowotworowych oraz nowotworowych komórkach nabłonkowych piersi. Planujemy również określić znaczenie HSF1 w transformacji nowotworowej indukowanej przez estrogen oraz w podtrzymywaniu wzrostu komórek nowotworowych.

W wyniku stresu proteotoksycznego (np. szoku termicznego) prowadzącego do aktywacji HSF1 w komórce uruchamiane są mechanizmy cytoprotekcyjne, bądź destrukcyjne (apoptoza). Komórkowe mechanizmy stanowiące molekularny przełącznik pomiędzy tymi przeciwstawnymi procesami nie są dobrze znane. Z naszych dotychczasowych badań wynika, że HSF1 może aktywować inne zestawy genów w komórkach  opornych i wrażliwych na stres termiczny. W komórkach opornych indukuje on przede wszystkim syntezę białek HSP (ang. Heat Shock Proteins), mających charakter cytoprotekcyjny. Natomiast w komórkach wrażliwych (takich jak spermatocyty) pod wpływem stresu dochodzi do globalnego zahamowania transkrypcji. SPEN (SPEN homolog, transcriptional regulator; msx2-interacting protein) jest jednym z niewielu genów, których ekspresja w komórkach plemnikotwórczych rośnie na skutek aktywacji HSF1. Dlatego badamy udział białka SPEN w regulacji transkrypcji w komórkach plemnikotwórczych myszy, ze szczególnym uwzględnieniem warunków stresu termicznego. Celem naszych badań jest również charakterystyka odpowiedzi na stres w komórkach o zróżnicowanej wrażliwości na stres, a w szczególności regulacji/ekspresji/funkcji białek proapoptotycznych aktywowanych w czasie stresu wytypowanych w naszych dotychczasowych analizach.

Mysi gen 3110001I22Rik, kodujący białko LOC66598 został odkryty przez naukowców z instytutu RIKEN w Yokohamie w ramach projektu The RIKEN integrated database of mammals. Gen zlokalizowany jest na 16 chromosomie w pierwszym intronie genu Bfar, a funkcja jego pozostaje nieznana. Gen 3110001I22Rik został wybrany przez nas jako obiekt badań w wyniku eksperymentów mikromacierzowych, które wykazały wzrost jego ekspresji po szoku cieplnym. Wstępne eksperymenty przeprowadzone z użyciem mikroskopu przyżyciowego sugerują, iż białko kodowane przez 3110001I22Rik może posiadać właściwości proapoptotyczne. Badania in silico wskazały jego prawdopodobne domeny: LGE oraz bogatą w seryny o dużej istotności w prawidłowym funkcjonowaniu tego białka.

PMAIP1/NOXA jest istotnym genem indukowanym w wyniku aktywacji białka p53. Należy do rodziny białek BCL-2, a jego nadekspresja prowadzi do apoptozy. Stwierdziliśmy, że HSF1  jest również zaangażowany w regulację ekspresji Pmaip1. Opierając się na funkcjonalnej analizie genomu, zidentyfikowaliśmy wiązanie HSF1 do typowych sekwencji konsensus (HSE) umiejscowionych w intronach genu Pmaip1. Stwierdziliśmy, że w jądrach myszy transgenicznych Pmaip1 jest genem najsilniej indukowanym przez konstytutywnie aktywny, zmutowany HSF1. Taki układ prowadzi do niepłodności u samców w wyniku apoptozy spermatocytów. Zaobserwowaliśmy także, że szok termiczny również indukuje transkrypcję genu Pmaip1 w spermatocytach myszy. Następnie stwierdziliśmy wiązanie HSF1 i indukcję transkrypcji genu Pmaip1/PMAIP1 związanej z akumulacją tego białka w pewnych somatycznych liniach i tkankach ludzkich i mysich komórek.

We współpracy z Politechniką Śląską prowadzimy projekt, w którym badamy oddziaływania ścieżek sygnałowych zależnych od HSF1 i NF-κB. Komórki poddane działaniu szoku termicznego nie wykazują indukcji ścieżki zależnej od czynnika NF-κB po stymulacji np. cytokiną TNFα. Celem badań jest znalezienie „okna czasowego”, w którym ścieżka NF-κB jest efektywnie blokowana po zadziałaniu szoku termicznego oraz wyjaśnienie mechanizmu tej blokady. Szukamy również różnic w sygnalizacji HSF1/NF-κB pomiędzy komórkami prawidłowymi i nowotworowymi. Na potrzeby modelowania (za pomocą narzędzi bioinformatycznych) wzajemnych interakcji pomiędzy HSF1 i NF-κB stworzyliśmy linie komórkowe z ekspresją czynników transkrypcyjnych znakowanych białkami czerwonej bądź zielonej fluorescencji (do mikroskopowych badań przyżyciowych).

Słowa kluczowe: transformacja nowotworowa, stres komórkowy, apoptoza, cytoprotekcja, białka HSP, HSF1, estrogen, NFκB, ChIP-Seq, RNA-Seq

 

Metody badawcze i techniki:

Specjalna infrastruktura badawcza: