Взаимодействие сигнальных молекул марк каскадов в гемопоэтических стволовых клетках костного мозга в ходе передачи регуляторного сигнала альфа-фетопротеина in vitro

УДК:  577.27; 612.017.1:616-006

Автор статьи:  Богданов А.Ю.

Соавторы:  Богданова Т.М., Супниязова Т.А., Айтхожина Н.А.

Место работы автора:  РГП Научный центр противоинфекционных препаратов

Название журнала:  Биотехнология. Теория и практика

Год выпуска:  2010

Номер журнала:  3

Страницы:  с.62-75

Резюме на казахском языке:  Бұл жұмыста іn vitro сүйек кемігінің АФП-белсендендірілген CD34+CD133+, CD34+CD135+ және CD34+CD117+ ГБЖ мысалында МАРК каскадтарындағы анықталған ERК1/2 типті сигналдықмолекулаларының өзара әсерлесуі зерттелді. Нәтижесінде АФП индукцияландырылған ERК1/2 фосфорлануы МЕК1/2 байланысты B-Raf активациясына үлкен дәрежеде тәуелді екені көрсетілді.Өз кезегінде, ERК1/2 CD34+CD133+ және CD34+CD135+ ГБЖ MNК1/2, CD34+CD133+ ГБЖ MSК1/2, CD34+CD135+ ГБЖ RSК1/2/3/4 және CD34+CD117+ ГБЖ PLA2 жалғыз индукторы болып табылды. Осыған кереғар Статминнің және р70S6К активациясы ГБЖ барлық субпопуляцияларында ERК1/2 жартылай тәуелді болды. Нуклеоплазманың реттеуші факторларының анализі Stat3, Sap1/2, c-Fos, c-Jun, Erg-1, сол сияқты BRF1 және UBF фосфорлануы толығымен ERК1/2 байланыстылығын көрсетті. ERК1/2-тәуелді киназалардың нысаналарын зерттеу MNК1/2 eIF4E бірегей индукторыекенін, өз кезегінде MSК1/2 ингибирлеу тек Н3 гистонының фосфорлануын толық, ал ATF-1 және CREB активациясы жартылай тежейтінін көрсетті. RSК1/2/3/4 ингибирлеу ІКК?/? және соғансәйкес өзіне тәуелді NF-?B p50 толық тежелуіне әкелді. ВAD, NF-?B p50, CREB, SRF және ATF-2фосфорлануында RSК1/2/3/4 қатысы толық болмады. Осындай жағдай екінші индукторы ERК1/2және р70S6К болып табылатын c-Fos және рS6 қатысты үрдістерде де байқалды. Аталған барлықмәліметтер сүйек кемігінің үш типті ГБЖ АФП әсерінен ERК1/2 белгі беру каскады қызмет ететініннегіздеп көрсетуге мүмкіндік береді.

Резюме на английском языке:  In the present work an interaction of detected ERК1/2 signal molecules of MARK cascade type in HSCs of bone marrow was studied by example of CD34+CD133+, CD34+CD135+ and CD34+CD133+ HSCs in the course of their AFP-stimulus in vitro. As a result it was demonstrated that AFP-induced phosphorylation of ERК1/2 mostly but not completely depended on MEК1/2-mediated activation of B-Raf. In turn, ERК1/2 was a single inductor of MNК1/2 in CD34+CD133+ HSCs and CD34+CD135+ HSCs, MSК1/2 in CD34+CD133+ HSCs, RSК1/2/3/4 in CD34+CD135+ HSCs, and PLA2 in CD34+CD117+ HSCs. On the contrary, activation of Stathmin and р70S6К was in part dependent on ERК1/2 in every HSCs subpopulation under the study. analysis of phosphorylation regulatory factors in nucleoplasm revealed that Stat3, Sap1/2, Elk-1, c-Fos, c-Jun, and Erg-1, as well as BRF1 and UBF were completely ERК1/2-mediated. Investigation of ERК1/2-dependent kinase targets showed that MNК1/2 was a single eIF4E inductor, while MSК1/2 inhibition resulted in total phosphorylation suppression of histone Н3, at that activation of ATF-1 and CREB was inhibited in part. Inhibition of RSК1/2/3/4 resulted in total phosphorylation suppression of IKK?/? only and, accordingly, dependent activation of NF-?В p50. As concerns BAD, NF-?В p65, CREB, SRF, and ATF-2, RSК1/2/3/4 participated in their phosphorylationpartly. The similar situation was observed with с-Fos и рS6, as in this process ERК1/2 and р70S6К were the second inductors. The findings enable to conclude that in three distinct HSCs subpopulations in bonemarrow under AFP influence ERК1/2 signal cascade is functioning.

Список литературы:  
1. Абелев Альфа-фетопротеин: биология, биохимия и молекулярная генетика // Иммунология. - 1994. - №3. - С. 3-10.
2. Abelev G.I. Alpha-fetoprotein biology // Vestn. Ross. Akad. Med. Nauk. - 2001. - Vol. 9. - P. 77-89.
3. Mizejewski G.I. The filogeny of alpha-fetoprotein in vertebrates: survey of biochemical and physiological data // Crit. Rev. Eucar. Gene Exp. - 1995. - Vol. 5. - P. 281-316.
4. Deutsch H.F. Chemistry and biology of alpha-fetoprotein // Adv. Cancer Res. - 1991. - Vol. 56. - P. 253-312.
5. Mizejewski G.J. Biological roles of alpha-fetoprotein during pregnancy and perinatal development // Exp. Biol. Med. - 2004. - Vol. 229. - P. 439-463.
6. Trojan J. and Uriel J. Immunocytochemical localization of alpha-fetoprotein (AFP) and serum albumin (ALB) in ecto-, meso- and endodermal tissue derivatives of the developing rat // Oncodev. Biol. Med. - 1982. - Vol. 3. - P. 13-22.
7. Uriel J., Trojan J., Moro R., Pineiro A. Intracellular uptake of alpha-fetoprotein: a marker of neural differentiation // Ann. N.Y. Acad. Sci. - 1983. - Vol. 417. - P. 321-329.
8. Geuskens M., Naval J., Uriel J. Ultrastructural studies of the intracellular translocation of endocytosed alpha-foetoprotein (AFP) by cytochemistry and of the uptake of 3H-arachidonic acid bound to AFP by autoradiography in rat rhabdomyosarcoma cells // J. Cell. Physiol. - 1986. - Vol. 128. - P. 389-396.
9. Brock D.G.H. and Bolton A.T. Prenatal diagnosis of anencephaly through maternal serum alphafetoprotein // Ibid. - 1973. - Vol. 2. - P. 923-924.
10. Aitken D.A. and Crossley J.A. Neural tube defects/alpha-fetoprotein screening // Curr. Opin. Obstet. Gynecol. - 1997. - Vol. 9. - P. 113-120.
11. Dziadek M. and Adamson E. Localisation and synthesis of alpha-fetoprotein in postimplantation mouse embryos // J. Embriol. Exp. Morphol. - 1978. - Vol. 43. - P. 289-313.
12. Abelev G.I. Alpha-Fetoprotein as a marker of embryo-specific differentiations in normal and tumor tissues // Transplant. Reviews. - 1974. - Vol. 20. - P. 3-37.
13. Moro R. and Uriel J. Early localization of alpha-fetoprotein in the developing nervous system of the chicken // Oncodev. Biol. Med. - 1981. - Vol. 2. - P. 391-398.
14. Lorenzo H.C., Geuskens M., Macho A., Lachkar S., Verdiere-Sahuque M.,Pineiro A., Uriel J. Alpha-fetoprotein binding and uptake by primary cultures of human skeletal muscle // Tumor Biol. - 1996. - Vol. 17. - P. 251-260.
15. Sell S., Becker F.F., Leffert H.L., Watabe L. Expression of an oncodevelopmental gene product (alpha-fetoprotein) during fetal development and adult oncogenesis // Cancer Res. - 1976. - Vol. 36. - P. 4239-4249.
16. Toran-Allerand C.D. Coexistence of alpha-fetoprotein, albumin and transferrin immunoreactivity in neurones of the developing mouse brain // Nature. - 1980. - Vol. 286. - P. 733-735.
17. Scrova I.A., Yunker V.M., Kaledin V.I. High levels of alpha-fetoprotein and persistence of hemopoiesis in the liver of nude mice // Oncodev. Biol. Med. - 1982. - Vol. 3, -P. 351-363.
18. Hwang S.J., Lee S.D., Wu J.C. Clinical evaluation of erythrocytosis in patients with hepatocellular carcinoma // Chuang. Hua. Hsueh. Tsa. Chih. Tapei. - 1994. - Vol. 53, - P. 262-269.
19. Sakisaka S., Watanabe M., Tateishe H., Harada M., Shakado S. Erythropoietin production in hepatocellular carcinoma cells associated with polycythemia: Immunohistochemical evidence // Hepatology. - 1993. - Vol. 18, - P.1357–1362.
20. Bartha J.L., Romero-Carmona R., Comino-Delgado R., Arce F., Arrabal J. Alpha-fetoprotein and hematopoietic growth factors in amniotic fluid // Obstet. Gynecol. – 2000. – Vol. 96, - P. 588 –592.
21. Bartha, Comino-Delgado R., Arce F., Alba P., Brooullon J.P., Manel B.M. Relationship between alpha-fetoprotein and fetal hematopoiesis // J. Reprod. Med. - 1994. - Vol. 44, - P. 689-697.
22. Рыбакова Т.М., Фомичева Е.В., Дубешко С.Ю., Беляев Н.Н., Богданов А.Ю. Влияние альфа- фетопротеина на биологическую активность гемопоэтических стволовых клеток в условиях ex vivo I: воздействие на ростовой потенциал // Биотех. Теор. Практ. - 2007. - №1. - С.76-91.
23. Рыбакова Т.М., Низкородова А.С., Жигайлов А.В., Беляев Н.Н., Богданов А.Ю. Влияние альфа- фетопротеина на биологическую активность гемопоэтических стволовых клеток в условиях ex vivo II: воздействие на экспрессию и продукцию супрессорных факторов, клоногенную активность, самоподдержание и дифференциацию // Биотех. Теор. Практ. - 2007. - №1. - С. 92-114.
24. Богданова Т.М. Активация стволовых гемопоэтических клеток альфа-фетопротеином: молекулярная организация путей сигнальной трансдукции: Автореф. .. канд. биол. наук. – Алматы, 2010. – 22с.
25. Богданова Т.М., Рыбакова Е.В., Дубешко С.Ю., Бедарева Т.Е., Беляев Н.Н., Кулманов М.Е., Богданов А.Ю. Cтруктура цАМФ-зависимых сигнальных путей, вовлеченных в передачу регуляторного импульса альфа-фетопротеина в гемопоэтических стволовых клетках костного мозга // Здор. и Болез. - 2009. - №6. - С.120-143.
26. Богданова Т.М., Богданов А.Ю., Беляев Н.Н. Анализ вторичных мессенджеров в функциональной активности гемопоэтических стволовых клеток при их индукции альфа- фетопротеином // Биотех. Теор. Практ. - 2008. - №1. - С. 50-68.
27. Рыбакова Е.В., Кулманов М.Е., Богданов А.Ю. Активация Са2+- и цАМФ-зависимых сигнальных путей передачи сигнала в гемопоэтических стволовых клетках костного мозга АФП-инъецированных животных // Вестник КазНУ. Сер. экол. – 2010. – № 1. - С. 10-20.
28. Cobb M.H. MAP kinase pathways // Prog. Biophys. Mol. Biol. – 1999. – Vol. 71, - P. 479-500.
29. Pearson G., Robinson F., Gibson T.B., Xu B., Karandikar M., Berman K., Cobb M.H. Mitogen- Activated Protein (MAP) kinase pathways: Regulation and physiological functions // Endoc. Rev. – 2001. - Vol. 22. - P. 153-183.
30. Binetruy B., Heasley L., Bost F., Caron L., Aouadli M. Regulation of embryonic stem cell lineage commitment by mitogen-activated protein kinases // Stem Cells. – 2007. – Vol. 25, – P. 1090-1105.
31. Dreesen O., Brivanlou A.H. Signaling pathways in cancer and embryonic stem cells // Stem. Cell. Rev. – 2007. – Vol. 3. - P. 7-17.
32. Geest C.R., Coffer P.J. MAPK signaling pathways in the regulation ofhematopoiesis // J. Leukoc. Biol. – 2009. – Vol. 86. - P. 237-250.
33. Sugiura K, Ikehara S, Inaba M. Enrichment of murine bone marrow natural suppressor activity in the fraction of hematopoietic progenitors with interleukin-3 receptor-associated antigen // Experim. Hematol. – 1992. – Vol. 20. – P. 256-263.
34. Закирьянова Г.К., Беляев Н.Н. Изопикническое разделение клеток костного мозга // Методы молекул. биол. биохим. иммунохим. биотех. – Алматы: Гридан, 1999. - С. 175-178.
35. Богданов А.Ю., Саввулиди Ф.Г. Тлеулиева Р.Т., Беляев Н.Н. Альфа-фетопротеин как индуктор натуральных супрессорных (NS) клеток костного мозга I. Изотипические фракции NS-клеток и их супрессорные эффекты // Биотех. Теор. Практ. – 2004. – № 3. - С. 83-89.
36. Rosenberg I.M. Protein analysis and Purification. – Boston: Birkhauser. 1996. - 434p.
37. Clapham DE. Calcium signaling // Cell. – 1995. – Vol. 80. - P. 259-268.
38. Corcoran E.E. and Means A.R. Defining Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase cascades in transcriptional regulation // J. Biol. Chem. – 2001. – Vol. 276. - P. 2975-2978.
39. Богданова Т.М., Рыбакова Е.В., Фомичева Е.В., Калыкова А.С., Бедарева Т.Е., Беляев Н.Н., Богданов А.Ю. Структура Cа2+-зависимых сигнальных путей, вовлеченных в передачу регуляторного сигнала альфа-фетопротеина в гемопоэтических стволовых клетках костного мозга // Здор. и Болез. - 2008. - №6. - С.121-138.
40. von Zastrow М., Sorkin А. Signaling on the endocytic pathway // Cur. Opin. Сell Biol. – 2007. - Vol. 19. - Р. 436-445.
41. Bogdanov, Rybakova T.M., Belyaev N.N. Receptor-mediated endocytosis of alpha-fetoprotein in hematopoietic stem cells: molecular compounds and stages of endocytic pathway // Abstracts-book of 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology. – 2006. - P. 117.
42. Aoki M., Blazek E., Vogt P.K. A role of the kinase mTOR in cellular transformation induced by the oncoproteins P3K and Akt // Proc. Natl. Acad. Sci. – 2001. – Vol. 98. - P. 136-141.
43. Feng L.X., Ravindranath N., Dym M. Stem cell factor/c-kit up-regulates cyclin D3 and promotes cell cycle progression via the phosphoinositide 3-kinase/p70S6 kinase pathway in spermatogonia // J. Biol. Chem. – 2000. - Vol. 275. - P. 25572-25576.
44. Roger P.P., Reuse S., Maenhaut C., Dumont J.E. Multiple facets of the modulation of growth by cAMP // Vitam. Horm. - 1995. – Vol. 51. - P. 159-191.
45. Marklund U., Larsson N., Brattsand G., Osterman O., Chatila T.A., Gullberg M. Serine 16 of oncoprotein 18 is a major cytosolic target for the Ca2+/calmodulin-dependent kinase-Gr // Eur. J. Biochem. – 1994. – Vol. 225. - P. 53-60.
46. le Gouvello S., Manceau V., Sobel A. Serine 16 of stathmin as a cytosolic target for Ca2+/calmodulindependent kinase II after CD2 triggering of human T lymphocytes // J. Immunol. – 1998. – Vol. 161. - P. 1113-1122.
47. Luo X.N., Mookerjee B., Ferrari A., Mistry S., Atweh G.F. Regulation of phosphoprotein p18 in leukemic cells. Cell cycle regulated phosphorylation by p34cdc2 kinase // J. Biol. Chem. – 1994. –Vol. 269. - P. 10312-10318.
48. Schndler H., Bogdan C. NO as a signaling molecule: effects on kinases // Int. Immunopharm. – 2001.– Vol. 1, - P. 1443-1455.
49. May M.J., Ghosh S. Signal transduction through NF-kB // Immun. Today. – 1998. – Vol. 19. - P. 80-88.
50. Perkins N.D. Integrating cell-signalling pathways with NF-?B and IKK function // Nat. Rev. Mol.Cell Biol. – 2007. – Vol. 8. - P. 49-62.

Электронный вариант:  скачать



В данной работе было изучено взаимодействие выявленных сигнальных молекул ERК1/2 типа МАРКкаскадов в ГСК костного мозга на примере CD34+CD133+, CD34+CD135+ и CD34+CD133+ ГСК в ходе ихАФП-стимула in vitro. В результате было показано, что АФП-индуцированное фосфорилирование ERК1/2в большей степени зависело от MEК1/2-опосредованной активации B-Raf. В свою очередь ERК1/2 являласьединственным индуктором MNК1/2 в CD34+CD133+ ГСК и CD34+CD135+ ГСК, MSК1/2 в CD34+CD133+ ГСК, RSК1/2/3/4 в CD34+CD135+ ГСК и PLA2 в CD34+CD117+ ГСК. В противоположность этому, активацияСтатмина и р70S6К была частично зависимой от ERК1/2 во всех изученных субпопуляциях ГСК. Анализ фосфорилирования регуляторных факторов в нуклеоплазме показал, что Stat3, Sap1/2, Elk-1, c-Fos, c-Jun и Erg-1, также как BRF1 и UBF являлась полностью ERК1/2-опосредованной. Изучение мишеней ERК1/2-зависмых киназ выявило, что MNК1/2 являлась единственными индуктором eIF4E, в то время как ингибирование MSК1/2 приводило к полному подавлению фосфорилирования только гистона Н3, а активация ATF-1 и CREB подавлялась частично. Ингибирование RSК1/2/3/4 привело к полному подавлениюфосфорилирования только IKK?/? и, соответственно, зависимой от нее активации NF-?В p50. Что касаетсяBAD, NF-?В p65, CREB, SRF и ATF-2, то в их фосфорилировании RSК1/2/3/4 принимала частичное участие.Аналогичная ситуация наблюдалась и в случаях с-Fos и рS6, так как в данном процессе вторыми индукторамибыли ERК1/2 и р70S6К. Все эти данные позволяют заключить, что под действием АФП в трех различныхсубпопуляциях ГСК костного мозга функционирует ERК1/2 сигнальный каскад.

 


Последние Новости

  • 28.11.2012

    Казахстанская общенациональная пробная подписка на IEEE/IET

  • 20.12.2011

    В шаге от цели «Smart»

  • 20.12.2011

    Инновационный прорыв региона

Форма Авторизации

ВойтиВойти
  • Забыли пароль?