Ovlivnění signální dráhy retinoidů a diferenciace buněk xenobiotiky

Bc. Petra Kubincová

Diplomová práce

Effects of xenobiotics on retinoid signal transduction and cell differentiation

Anotace:

Retinoidní signálování je v organismu jedním z nejzásadnějších mechanismů. Narušení signálních drah retinoidů vedou k velmi zásadním změnám v biologických procesech jako jsou diferenciace, proliferace či apoptóza buněk, a tedy obecně ovlivňují vývoj celého organismu. Enviromentální polutanty z prostředí mají právě díky svým strukturám schopnost velmi výrazně ovlivňovat signálování a to hlavně při chronické expozici, kdy postupně mění a zasahují různé úrovně těchto drah. V této diplomové práci je zpracován literární přehled o současných poznatcích ohledně narušení a ovlivnění signálování retinoidů a diferenciace buněk. Dále je zde i přehledně sumarizována funkce a jednotlivé mechanismy retinoidních metabolických drah a signálování, příklady vlivů konkrétních xenobiotik, které na těchto úrovních mohou působit, i s jejich důsledky. V praktické části této práce jsou popsány optimalizované metodiky pro experimenty s buňkami linie P19 a P19/A15. Výzkumy týkající se ovlivnění retinoidních drah se zaměřují především na několik polychlorovaných uhlovodíků jako jsou PCDD/F a PCB, zatímco účinky jiných kontaminantů jako jsou PAH nejsou tak podrobně zkoumány. V této práci jsem se proto zaměřila právě na PAH/N-PAH a jejich vlivy podrobněji, hlavně narušení retinoidního signálování in vitro. Následně jsme také měřili účinky těchto kontaminantů na buněčnou diferenciaci pomocí měření hladin Octameru-4 (Oct4), což je hlavní marker diferenciace. Konkrétně jsme tedy zjistili, že všechny testované chemikálie ovlivňují v experimentu na reportérových buněčných liniích působení kyseliny retinové v koexpozici. Látky se zvyšující odpovědí kyseliny retinové v tomto testu (benzo(a)antracen a benzo(c)akridin) hladiny diferenciačního markeru (Oct4 proteinu) v koexpozici s kyselinou retinovou také zvyšují. 1,7- fenantrolin inhibující odpověď kyseliny retinové v experimentu na reportérové buněčné linii snižoval i hladiny diferenciačního markeru, a to s i bez koexpozice s kyselinou retinovou. Strukturně podobná látka fenantren měla spíše méně výrazné účinky. V závěrečné části jsou potom diskutovány možné příčiny a důsledky námi zjištěných výsledků, které jsou dále porovnávány s výsledky jiných studií.

Abstract:

Retinoic signalling play essential role in a wide variety of important biological processes, such as growth, vision or embryonic development. Retinoids further control differentiation, proliferation and apoptosis in a cell. So they have importance for the whole organism and its development. Enviromental contaminants are able to affect and change, because of their structures, retinoic signalling, mainly in chronic exposition. They can cause changes in a various stage of retinoic metabolism and signalling. This work summarizes the current knowledge about disruption of retinoic signalling and cell differentiation. There are also summarized functions and mechanisms of retinoic metabolism and signalling or examples of some xenobiotic´s effects. The next part of this work presents new-established methods for testing of the impact of xenobiotics on in vitro differentiation of P19 and P19/A15 cells. Many studies about retinoids focussing mainly several polychlorinated hydrocarbons as TCDD/F or PCB, while effects of other contaminants (for instance PAHs) are not intensively studied. Despite it, that these environmental contaminants have negative effects in living organisms, including teratogenicity and embryotoxicity. So this study investigated PAHs and N-PAHs interference with retinoid signaling in vitro by modulating all-trans retinoic acid (ATRA) mediated response in a reporter gene assay using P19/A15 cell line. Further, effects on pluripotency and differentiation processes were evaluated by measuring Octamer-4 (Oct-4), an important pluripotency marker and master differentiation factor. Our results indicate that all of tested chemicals interfered with the action of ATRA in co-exposure in P19/A15 cell reporter gene assay. Benzo[a]anthracene and benzo[c]acridine, which stimulated ATRA-mediated effects in reporter gene test, also slightly promoted suppression of Oct-4 protein during co-exposure with ATRA. In contrast, 1,7-phenanthroline downregulated Oct-4 protein levels both with and without ATRA in co-exposure, and also inhibited ATRA-mediated response in P19/A15 reporter gene assay. Its parental PAH (phenanthrene) had biphasic and less pronounced effects. Possible causes and consequences of our results and our results are discussed in the last part of this work and they are compared with other results from the literature.

Klíčová slova

retinoidy, diferenciace, Oct4, PAH, N-PAH, retinoids, differentiation, Oct-4, PAHs, N-PAHs

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 4. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 9. 6. 2010
• Vedoucí: doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie