Modulace signalizace Ah receptoru v epiteliálních buněčných modelech

Bc. Václav Šeda

Master's thesis

Modulation of AhR signaling in epithelial cell models

Abstract:

Receptor pro aromatické uhlovodíky (Ah receptor; AhR) je transkripční faktor, který se podílí na regulaci metabolizmu cizorodých látek, ale také na řízení řady buněčných dějů, jako například buněčného cyklu, proliferace a diferenciace. V organizmu hraje významnou roli jak v regulaci vývoje a funkcí některých typů imunitních buněk, tak i v průběhu embryonálního vývoje. Tyto procesy ovlivňuje nejen prostřednictvím regulace exprese cílových genů, ale také díky svým interakcím s proteiny dalších signálních drah. Jedním z faktorů, který ovlivňuje aktivitu signální dráhy AhR, je hladina AhR v dané buněčné populaci. Velmi vysoká endogenní hladina AhR je typická například pro některé imunitní buňky a některé recentní studie naznačují, že zvýšená endogenní hladina by mohla přispívat k maligní transformaci buněk. Za účelem studia vlivu zvýšené hladiny AhR na funkce buněk byly buněčné linie, odvozené z epiteliálních buněk ledvin a prostaty, transfekovány vektorem nesoucím sekvenci kódující protein AhR značeného sekvencí DDK. Zvýšení hladiny AhR v transfekovaných buňkách mělo pozitivní vliv na indukci exprese cílových genů AhR, jakými jsou CYP1A1 (na úrovni mRNA i proteinu) a CYP1B1 (na úrovni mRNA). Při studiu inhibičního působení signální dráhy cytosinu TGF-β1 na expresi cílových genů AhR v buňkách odvozených od epitelu prostaty bylo zjištěno, že tyto inhibiční účinky lze potlačit ektopickou expresí AhR. Použité buněčné modely umožnily zavést i metodu ektopické exprese CYP1B1, jednoho z klíčových enzymů přispívajícího ke tvorbě karcinogenních metabolitů polyaromatických uhlovodíků vytvářejících DNA adukty. Získané výsledky mohou přispět k pochopení vlivu zvýšené hladiny AhR na expresi jeho modelových cílových genů. Navýšením hladiny AhR v modelových buněčných liniích lze dosáhnout posílení indukce exprese cílových genů AhR, nebo potlačit inhibiční účinky signálních drah interferujících s AhR signalizací. Ektopickou expresi AhR v testovaných buněčných liniích lze tak úspěšně využít pro studium interakcí signální dráhy AhR s dalšími dráhami nebo proteiny.

Abstract:

Aryl hydrocarbon receptor (Ah receptor; AhR) is a transcription factor participating in the regulation of metabolism of xenobiotics, witch also contributes to the control of other cellular processes, such as cell cycle, cell proliferation and differentiation. It plays a signifiant role in regulation of both development and function of certain types of immune cells, and it also plays role during embryonic development. AhR influences these processes not only through regulation of expression of its target genes, but also because of its interactions with proteins belonging to other signaling pathways. One of the factors affecting the activity of AhR signaling pathway is the level of AhR in a given cell type. Very high levels of endogenous AhR are typical for some immune cells and recent studies suggest that increased endogenous levels may contribute to the malignant transformation of cells. In order to of study effects of increased levels of AhR on cellular functions, we used cell lines derived from epithelial cells of kidney and prostate. These cells were transfected by the vector with a sequence encoding a protein of AhR tagged with the DDK sequence. Increased level of AhR in transfected cells had a positive effect on the expression of target gene of AhR such as CYP1A1 (at both mRNA and protein levels) and CYP1B1 (at mRNA level). During investigationof the inhibitory effect of signaling pathway TGF-β1 on the expression of AhR’s target genes in a model of epithelial prostate cells, it was found that these inhibitory effects can be suppressed by the ectopic expression of the AhR. Finally, a method enabling ectopic expression of CYP1B1 was introduced. CYP1B1 is one of key enzymes contributing to the formativ of carcinogenic metabolite sof polycyclic aromatic hydrocarbons producing stable DNA adducts. The obtained results may contribute to understanding the effects of increased levels of AhR on induction of expression of its target genes. By increasing levels of AhR in model cell lines, we were able to achieve the increase in expression of the target genes of AhR, or to suppress the inhibitory effects of signaling pathways interfering with AhR signaling. Ectopic expression of AhR in the tested cell lines could be thus successfully used to study interactions of AhR signaling pathway with other signaling pathways or proteins.

Keywords

AhR, TCDD, B[a]P, TGF-β1, CYP1A1, CYP1B1, epiteliální buňky, DNA adukty, imunoprecipitace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2013
• Supervisor: prof. RNDr. Jan Vondráček, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology