Роль генов белков теплового шока в адаптации Drosophila melanogaster L. к прооксиданту параквату, гипертермии, ионизирующему излучению

• Автор: Романова, Елена Витальевна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список использованных в работе сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Стрессоустойчивость, скорость старения и продолжительность жизни

1.1.1. Механизмы воздействия стрессоров на продолжительность жизни

1.1.1.1. Оксидативный стресс и продолжительность жизни

1.1.1.2. Изменение продолжительности жизни при тепловом стрессе

1.1.1.3. Влияние ионизирующего излучения на длительность жизни

1.1.2. Взаимосвязь продолжительности жизни, старения и стрессоустойчивости

1.2. Белки теплового шока - универсальные цитопротекторы

1.2.1. Классификация белков теплового шока
1.2.2. Регуляция активности белков теплового шока
1.2.3. Функции молекулярных шаперонов
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объект исследования
2.2. Линии Drosophila melanogaster, использованные в работе
2.3. Условия содержания дрозофил
2.4. Условия адаптирующего воздействия
2.5. Условия повреждающего воздействия
2.6. Получение материала по продолжительности жизни
2.7. Статистическая обработка результатов
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Исследование перекрестной адаптации к тепловому шоку и острому воздействию у-излучения у особей линии дикого типа Canton-S
3.2. Изучение индукции перекрестной адаптации к окислительному стрессу и действию у-излучения у особей линии дикого типа и линий с мутациями в генах белков и фактора теплового шока
3.3. Изучение индукции адаптивного ответа к действию у-излучения в малых и больших дозах у особей линии дикого типа и линий с мутациями в генах белков
и фактора теплового шока
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список использованных в работе сокращений
Hsp - белок теплового шока (Heat Shock Protein)
HSF - транскрипционный фактор теплового шока (Heat Shock Factor)
ПЖ - продолжительность жизни
АФК - активные формы кислорода
АТФ - аденозинтрифосфат
PI3K — фосфатидилинозитол-3-киназа
EGF — эпидермальный фактор роста
IGF-1 — инсулиноподобный фактор роста
JNK — c-Jun N-концевая протеинкиназа
AGEs - конечные продукты гликирования (Advanced Glycation End Products) МАРК - митоген-активируемая протеинкиназа (Mitogen-activated protein kinase) MAPKK - киназа МАРК (МАРК Kinase Kinase)
МАРККК - киназ киназы МАРК (МАРК Kinase Kinase Kinase)
МЕК - киназа МАР и ERK (Map ERK Kinase)
ERK - киназа регулируемая внеклеточными сигналами (Extracellular Signal-Regulated Kinase)

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Каждый организм в течение своей жизни подвергается воздействию абиотических и антропогенных неблагоприятных экологических факторов, таких как: резкие перепады температуры, недостаток питания, гипероксия или гипоксия, поллютанты, ультрафиолетовое и ионизирующее излучение и других стрессовых факторов. Для перенесения стрессовых условий у живых организмов выработались различные приспособления как на уровне индивида в течение онтогенеза (физиологическая адаптация), так и в ходе эволюции на уровне популяции, вида (генетическая адаптация). Поскольку экологические стрессоры могут воздействовать одновременно либо с небольшим интервалом времени, в эволюции сформировались механизмы перекрёстной адаптации, когда устойчивость организма к воздействию одного стрессора сопровождается резистентностью к действию комплекса других стрессоров (Hale, 1969; Fregly, 1971; Hoffmann, Parsons, 1989; Sothmann et al., 1996; Pastori, Foyer, 2002; Ning, Chen, 2006; Horowitz, Assadi, 2010). Явление перекрестной адаптации вызывает особый научный интерес, поскольку подразумевает универсальность молекулярно-клеточных компенсаторных механизмов стрессоустойчивости. i
Длительность жизни и плодовитость организмов отражают' степень приспособленности популяции к среде обитания. Продолжительность жизни является интегральным показателем стрессоустойчивости организма, поскольку в определенной мере она зависит от генотипа особи, и в большей степени - от влияния экологических стрессоров (Петин, Сынзыныс, 1998). Установлено, что в регуляции стрессоустойчивости организма, скорости его старения и продолжительности жизни участвуют различные гены, кодирующие транскрипционные факторы (FOXO, Hsf-1), деацетилазы белков, протеинкиназы (Р13К, TOR, JNK), каталазы, цитоплазматическую и митохондриальную супероксиддисмутазы (SOD) (Москалев, Шапошников, 2008, 2010; Shared transcriptional
HSFs экспрессируются конститутивно и находятся в цитоплазме интактной клетки в комплексе с конститутивными HSPs, которые поддерживают их инертное (неактивное) состояние (Morimoto, 2002). При стрессорных воздействиях, вызывающих денатурацию белков, HSPs взаимодействуют с гидрофобными участками поврежденных белков и отсоединяются от HSFs, тем самым активируя их (Tower, 2010). Индуцированная стрессом Akt также увеличивает активность HSF1, ингибируя киназу гликогенсинтазы-3 (Gsk3), подавляющую активность HSF1 (Gabai, Sherman, 2002). В активации HSFs участвуют также SIRT 1 и JNK (Rattan et al., 2005; Anckar, Sistonen, 2011)
Внеклеточные стресс-факторы и внутриклеточные сигналы инициируют серию событий, начинающихся с трансдукции сигнала, с последующей активацией и транслокацией в ядро тримера HSF, связыванием HSF с последовательностями элементов теплового шока (HSE) в промоторах генов белков теплового шока Hsps, что инициирует транскрипцию и трансляцию HSPs (Satyal et al., 1998; Mathew et al., 2001; Park, 2004; Rattan et al., 2004).
Активация генов Hsps может происходить и без участия HSFs - через JNK сигнальный путь и транскрипционный фактор FOXO. JNK фосфорилирует FOXO, который в этот момент находится в цитоплазме, в результате чего он перемещается, в ядро, где происходит его связывание с промоторами генов Hsps и активация их экспрессии (Coffer, 2003; Baumeister et al., 2006; Wolff et al., 2006; Tower, 2010; Anckar, Sistonen, 2011). Сигнализация пути инсулиноподобного фактора роста ингибирует активность FOXO посредством его фосфорилирования, предотвращая его транслокацию в ядро. Таким образом, снижение сигнализации пути инсулиноподобного фактора роста может способствовать экспрессии специфических генов Hsps, путем повышения активности FOXO (Tower, 2010; Anckar, Sistonen, 2011).
Тот факт, что гены белков теплового шока являются мишенями FOXO/DAF-16 и HSF, предполагает возможность взаимодействия FOXO/DAF-16 и HSF-1 на их промоторах (Gami, Wolkow, 2006). Действительно, у нематод