Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích biểu hiện của các gen mục tiêu p53 trong quá trình apoptosis thần kinh trung gian đồng
Tóm tắt
Độc tính đồng liên quan đến bệnh Wilson được biết là nguyên nhân gây tổn thương và chết tế bào thần kinh trong hạch nền và vỏ não trước, dẫn đến các triệu chứng giống như Parkinson và các rối loạn nhận thức. Công trình trước đây của chúng tôi trên các tế bào thần kinh NTERA-2-N của người đã chỉ ra rằng apoptosis tế bào thần kinh do đồng gây ra phụ thuộc vào sự kích thích và sự chuyển vị nhân của protein ức chế khối u, p53. Vì p53 hoạt động như một yếu tố phiên mã liên kết với DNA, công trình này đã sử dụng mảng oligonucleotide để xác định các gen mục tiêu của p53 được điều chỉnh khác nhau trong các tế bào thần kinh tiếp xúc với đồng. Các mảng đại diện cho 145 gen người được biểu hiện hạ lưu của p53 đã được lai với mRNA đánh dấu từ các tế bào thần kinh đối chứng và tế bào thần kinh điều trị bằng đồng. Các mRNA được điều chỉnh khác nhau bao gồm những gen liên quan đến việc điều chỉnh chu kỳ tế bào, các cơ chế bảo vệ tế bào và các cơ chế apoptosis. Việc chuyển gene vào tế bào với cấu trúc p53 dominant-negative cho phép chúng tôi xác định các sự kiện phân tử nào phụ thuộc vào sự biểu hiện của p53. Sự điều trị bằng đồng dẫn đến sự tăng cường p21, reprimo, stathmin và Tp53INP1, tất cả đều được biết đến là tham gia vào việc ngăn chặn chu kỳ tế bào. Các cơ chế bảo vệ bao gồm sự tăng cường của stat-3 và các protein sốc nhiệt, protein sốc nhiệt (Hsp) 70 và Hsp 27. Cả cơ chế độc lập với p53 và phụ thuộc vào p53 dẫn đến apoptosis đều được xác định, trong đó có protein liên kết yếu tố tăng trưởng insulin-like-6, glutathione peroxidase, bcl-2, RB-1, PUMA và một số thành viên của gia đình protein hoạt động redox PIG. Do đó, có vẻ như sau khi tổn thương DNA tế bào thần kinh do đồng, việc điều chỉnh một loạt các gen thúc đẩy và chống apoptosis chính là nguyên nhân quyết định số phận của tế bào thần kinh.
Từ khóa
#bệnh Wilson #độc tính đồng #apoptosis #p53 #gen mục tiêu #chu kỳ tế bào #cơ chế bảo vệ tế bào #cơ chế apoptosisTài liệu tham khảo
Adamus G., Sugden B., Shiraga S., Timmers A. M., and Hauswirth W. W. (2003) Anti-apoptotic effects of CNTF gene transfer on photoreceptor degeneration in experimental antibody-induced retinopathy. J. Autoimmun. 21, 121–129.
Bargonetti J., Manfredi J. J., Chen X., Marshak D. R., and Prives C. (1993) A proteolytic fragment from the central region of p53 has marked sequence-specific DNA-binding activity when generated from wild-type but not from oncogenic mutant p53 protein. Genes Dev. 7, 2565–2574.
Ben-Yoseph O., Boxer P. A., and Ross B. D. (1996) Assessment of the role of the glutathione and pentose phosphate pathways in the protection of primary cerebrocortical cultures from oxidative stress. J. Neurochem. 66, 2329–2337.
Bornstein R. A., McLean D. R., and Ho K. (1985) Neuropsychological and electrophysiological examination of a patient with Wilson’s disease. Int. J. Neurosci. 26, 239–247.
Butt A. J., Firth S. M., and Baxter R. C. (1999) The IGF axis and programmed cell death. Immunol. Cell Biol. 77, 256–262.
Chong K. Y., Lai C. C., Lille S., Chang C., and Su C. Y. (1998) Stable overexpression of the constitutive form of heat shock protein 70 confers oxidative protection. J. Mol. Cell Cardiol. 30, 599–608.
Cox D. W. (1995) Genes of the copper pathway. Am. J. Hum. Genet. 56, 828–834.
Cuajungco M. P., Goldstein L. E., Nunomura A., et al. (2000) Evidence that the beta-amyloid plaques of Alzheimer’s disease represent the redox-silencing and entombment of abeta zinc. J. Biol. Chem. 275, 19,439–19,442.
Curtin J. C., Dragnev K. H., Sekula D., Christie A. J., Dmitrovsky E., and Spinella M. J. (2001) Retinoic acid activates p53 in human embryonal carcinoma through retinoid receptor-dependent stimulation of p53 transactivation function. Oncogene 20, 2559–2569.
El-Deiry W. S., Kern S. E., Pietenpol J. A., Kinzler K. W., and Vogelstein B. (1992) Definition of a consensus binding site for p53. Nat. Genet. 1, 45–49.
Fisher D. E. (2001) The p53 tumor suppressor: critical regulator of life & death in cancer. Apoptosis 6, 7–15.
Fiszer-Kierzkowska A., Wysocka A., Jarzab M., Lisowska K., and Krawczyk Z. (2003) Structure of gene flanking regions and functional analysis of sequences upstream of the rat hsp70.1 stress gene. Biochim. Biophys. Acta 1625, 77–87.
Foord O., Navot N., and Rotter V. (1993) Isolation and characterization of DNA sequences that are specifically bound by wild-type p53 protein. Mol. Cell Biol. 13, 1378–1384.
Grellier P., Berrebi D., Peuchmaur M., and Babajko S. (2002) The IGF system in neuroblastoma xenografts: focus on IGF-binding protein-6. J. Endocrinol. 172, 467–476.
Harada M., Sakisaka S., Terada K., et al. (2000) Role of ATP7B in biliary copper excretion in a human hepatoma cell line and normal rat hepatocytes. Gastroenterology 118, 921–928.
Hou Q., Cymbalyuk E., Hsu S. C., Xu M., and Hsu Y. T. (2003) Apoptosis modulatory activities of transiently expressed Bcl-2: Roles in cytochrome c release and Bax regulation. Apoptosis 8, 617–629.
Hughes P. E., Alexi T., Walton M., et al. (1999) Activity and injury-dependent expression of inducible transcription factors, growth factors and apoptosis-related genes within the central nervous system. Prog. Neurobiol. 57, 421–450.
Jacobs W. B., Walsh G. S., and Miller F. D. (2004) Neuronal survival and p73/p63/p53: a family affair. Neuroscientist 10, 443–455.
Johnson S. (2001) Is Parkinson’s disease the heterozygote form of Wilson’s disease: PD=1/2 WD? Med. Hypotheses 56, 171–173.
Kaushik N., Fear D., Richards S. C., et al. (2005) Gene expression in peripheral blood mononuclear cells from patients with chronic fatigue syndrome. J. Clin. Pathol. 58, 826–832.
Kim H. J., Yoon H. R., Washington S., Chang I. I., Oh Y. J., and Surh Y. J. (1997) DNA strand scission and PC12 cell death induced by salsolinol and copper. Neurosci. Lett. 238, 95–98.
Kunioku H., Inoue K., and Tomida, M. (2001) Interleukin-6 protects rat PC12 cells from serum deprivation or chemotherapeutic agents through the phosphatidylinositol 3-kinase and STAT3 pathways. Neurosci. Lett. 309, 13–16.
Lee H. C., Chang D. E., Yeom M., et al. (2005) Gene expression profiling in hypothalamus of immobilization-stressed mouse using cDNA microarray. Brain Res. Mol. Brain Res. 135, 293–300.
Levay G. and Bodell W. J. (1997) Formation of DNA adducts and oxidative base damage by copper mediated oxidation of dopamine and 6-hydroxy-dopamine. Exp. Neurol. 146, 570–574.
Liang Q. and Dedon P. C. (2001) Cu(II)/H2O2-induced DNA damage is enhance by packaging of DNA as a nucleosome. Chem. Res. Toxicol. 14, 416–422.
Liu Z., Lu H., Shi H., et al. (2005) PUMA overexpression induces reactive oxygen species generation and proteasome-mediated stathmin degradation in colorectal cancer cells. Cancer Res. 65, 1647–1654.
Medalia A. (1992) Cognitive impairment in Wilson’s disease. J. Neuropsychiatry Clin. Neurosci. 3, 349–350.
Mirza A., Wu Q., Wang L., et al. (2003) Global transcriptional program of p53 target genes during the process of apoptosis and cell cycle progression. Oncogene 22, 3645–3654.
Oder W., Prayer L., Grimm G., et al. (1993) Wilson’s disease: evidence of subgroups derived from clinical findings and brain lesions. Neurology 43, 120–124.
Paris I., Dagnino-Subiabre A., Marcelain K., et al. (2001) Copper neurotoxicity is dependent on dopamine-mediated copper uptake and one-electron reduction of aminochrome in a rat substantia nigra neuronal cell line. J. Neurochem. 77, 519–529.
Polyak K., Xia Y., Zweier J. L., Kinzler K. W., and Vogelstein B. (1997) A model for p53-induced apoptosis. Nature 389, 300–305.
Pozniak C. D., Barnabe-Heider F., Rymar V. V., Lee A. F., Sadikot A. F., and Miller, F. D. (2002) p73 is required for survival and maintenance of CNS neurons. J. Neurosci. 22, 9800–9809.
Qian H., Wang T., Naumovski L., Lopez C. D., and Brachmann R. K. (2002) Groups of p53 target genes involved in specific p53 downstream effects cluster into different classes of DNA binding sites. Oncogene 21, 7901–7911.
Queva C., Hurlin P. J., Foley K. P., and Eisenman R. N. (1998) Sequential expression of the MAD family of transcriptional repressors during differentiation and development. Oncogene. 16, 967–977.
Robbins P. D., Horowitz J. M., and Mulligan R. C. (1990) Negative regulation of human c-fos expression by the retinoblastoma gene product. Nature 346, 668–671.
Rubin C. I. and Atweh G. F. (2004) The role of stathmin in the regulation of the cell cycle. J. Cell Biochem. 93, 242–250.
Saito T., Okabe M., Hosokawa T., et al. (1999) Immunohistochemical determination of the Wilson Copper-transporting P-type ATPase in the brain tissues of the rat. Neurosci. Lett. 266, 13–16.
Seidel J., Caca K., Schwab S. G., Berr F., Wildenauer D. B., Mentzel H. J., Horn N., and Kauf E. (2001) Disturbed copper transport in humans. Part 2: mutations of the ATP7B gene lead to Wilson disease (WD). Cell Mol. Biol. (Noisy-le-grand). 47, OL149-OL157.
Strub A., Zufall N., and Voos W. (2003) The putative helical lid of the Hsp70 peptide-binding domain is required for efficient preprotein translocation into mitochondria. J. Mol. Biol. 334, 1087–1099.
Sueoka N., Lee H. Y., Wiehle S., et al. (2000a) Insulin-like growth factor binding protein-6 inhibits the growth of human bronchial epithelial cells and increases in abundance with all-trans-retinoic acid treatment. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 23, 297–303.
Sueoka N., Lee H. Y., Wiehle S., et al. (2000b) Insulin-like growth factor binding protein-6 activates programmed cell death in non-small cell lung cancer cells. Oncogene 19, 4432–4436.
Tango Y., Fujiwara T., Itoshima T., et al. (2002) Adenovirus-mediated p14ARF gene transfer cooperates with Ad5CMV-p53 to induce apoptosis in human cancer cells. Hum. Gene Ther. 13, 1373–1382.
Taylor W. R. and Stark G. R. (2001) Regulation of the G2/M transition by p53. Oncogene 20, 1803–1815.
Tsuchiya D., Hong S., Matsumori Y., et al. (2003) Overexpression of rat heat shock protein 70 is associated with reduction of early mitochondrial cytochrome c release and subsequent DNA fragmentation after permanent focal ischemia. J. Cereb. Blood Flow Metab. 23, 718–27.
Tomasini R., Seux M., Nowak J., et al. (2005) TP53INP1 is a novel p73 target gene that induces cell cycle arrest and cell death by modulating p73 transcriptional activity. Oncogene [Epub ahead of print].
Ueda J., Takai M., Shimazu Y., and Ozawa T. (1998) Reactive oxygen species generated from the reaction of copper(II) complexes with biological reductants cause DNA strand scission. Arch. Biochem. Biophys. 357, 231–239.
VanLandingham J. W., Fitch C. A., and Levenson C. W. (2002) Zinc inhibits the nuclear translocation of the tumor suppressor protein p53 and protects cultured human neurons from copper-induced neurotoxicity. NeuroMolecular Med. 1, 171–182.
Waggoner D. J., Bartnikas T. B., and Gitlin J. D. (1999) The role of copper in neurodegenerative disease. Neurobiol. Dis. 6, 221–230.
Wender M., Szczech J., and Hoffmann S. (1993) Analysis of heavy metals content in the brain with the use of electron paramagnetic resonance in a clinically unusual case of hepato-lenticular degeneration. Neuropathol. Pol. 31, 17–24.
Whitworth A. J., Theodore D. A., Greene J. C., Benes H., Wes P. D., and Pallanck L. J. (2005) Increased glutathione S-transferase activity rescues dopaminergic neuron loss in a Drosophila model of Parkinson’s disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 102, 8024–8029.
Wong K., Zhang J., Awasthi S., et al. (2004) Nerve growth factor receptor signaling induces histone acetyltransferase domain-dependent nuclear translocation of p300/CREB-binding protein-associated factor and hGCN5 acetyltransferases. J. Biol. Chem. 279, 55,667–55,674.
Yenari M. A., Fink S. L., Sun G. H., et al. (1998) Gene therapy with HSP72 is neuroprotective in rat models of stroke and epilepsy. Ann. Neurol. 44, 584–591.
Yenari M. A., Giffard R. G., Sapolsky R. M., and Steinberg G. K. (1999) The neuroprotective potential of heat shock protein 70 (HSP70). Mol. Med Today. 5, 525–531.
Yenari M. A. (2002) Heat shock proteins and neuroprotection. Adv. Exp. Med. Biol. 513, 281–299.