Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Δρ. Ζωή Κούρνια, Ερευνήτρια Γ’, Ίδρυμα Ιατροβιολογικών Ερευνών Ακαδημίας Αθηνών (ΙΙΒΕΑΑ)
Περίληψη:
Ο υποδοχέας του ρετινοειδούς X άλφα (RXRα) είναι ένας υποδοχέας πυρηνικής ορμόνης του μεταβολίτη βιταμίνης Α, 9-cis ρετινοϊκό οξύ (RA). Όταν συνδέεται με το 9-cis RA, ο RXRα μπορεί να ενεργοποιήσει τη μεταγραφή συγκεκριμένων γονιδίων εξυπηρετώντας είτε ως υποχρεωτικός συνεργάτης ετεροδιμερούς για πολλούς πυρηνικούς υποδοχείς (NRs) είτε ως συνεργάτης ομοδιμερούς. Αυτά τα διμερή παίζουν σημαντικό ρόλο σε πολλές φυσιολογικές καταστάσεις όπως η ρύθμιση του μεταβολικού ρυθμού, η κυτταρική ανάπτυξη και η διαφοροποίηση. Εντούτοις, μερικοί από αυτούς εμπλέκονται σε παθολογικές καταστάσεις όπως η πρόωρη γέννηση, οι δερματικές ασθένειες και η ανάπτυξη του καρκίνου.
Μελέτες έχουν δείξει ότι το 5-8% των ασθενών με καρκίνο της ουροδόχου κύστης φέρουν τη σημειακή μετάλλαξη S427F στον RXRα, όπου μια σερίνη αντικαθίσταται από φαινυλαλανίνη στη θέση αμινοξέος 427. Βιολογικά πειράματα κατέδειξαν ότι αυτή η μετάλλαξη αυξάνει την έκφραση γονιδίων που ρυθμίζονται από τον πολλαπλασιαστή υπεροξυσώματος - ενεργοποιημένος υποδοχέας (ΡΡΑR). O PPAR, με τη σειρά του, ενεργοποιεί τα γονίδια που βοηθούν την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων. Αν και πολύτιμες, οι βιοχημικές μελέτες που στοχεύουν στον προσδιορισμό του ακριβούς μοριακού μηχανισμού με τον οποίο η μετάλλαξη S427F ασκεί την ογκογόνο δράση της στον RXRα σε σχέση με τους συνεργάτες της, δεν έχουν επαρκή ανάλυση για να διερευνήσουν τις λεπτομερείς υποκείμενες μοριακές αλληλεπιδράσεις που επιφέρουν τον παρατηρούμενο φαινότυπο. Υπολογιστικά πειράματα, όπως οι προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (ΜΔ) μαζί με πειράματα σε επίπεδο ατομικής ανάλυσης, όπως η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ, συμπληρώνουν τα βιολογικά πειράματα καθώς παρέχουν ατομική ανάλυση των διαμορφωτικών αλλαγών που υφίστανται τα βιομόρια κατά τη διάρκεια μιας βιολογικής διαδικασίας. Με τη χρήση προσομοιώσεων ΜΔ, εξετάζονται λεπτομερώς οι μεταβολές της διαμόρφωσης για να αποσαφηνιστούν τα μηχανιστικά χαρακτηριστικά των βιολογικών διεργασιών που διαφορετικά θα παρέμεναν ασαφή.
Στην παρούσα μελέτη, ακολουθώντας μια σειρά πειραμάτων που έδειξαν ότι ο μεταλλαγμένος RXRα αναστέλλει τη μεταγραφή των γονιδίων που ρυθμίζονται από το ομοδιμερές RXRα, ερευνήσαμε την επίδραση της μετάλλαξης S427F στη δομή και τη δυναμική του ομοδιμερούς RXRα με την παρουσία και την απουσία των προσδετών 9-cis RA. Διεξήχθησαν προσομοιώσεις ΜΔ προκειμένου να διασαφηνισθούν οι δομικές και δυναμικές συνέπειες αυτής της ογκογενούς μετάλλαξης στην πρωτεΐνη RXRα και η αλληλεπιδράσεις της στο ομοδιμερές φυσικού τύπου (WT) καθώς και στο μεταλλαγμένο RXRα ομοδιμερές. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις ελέγχου για σύγκριση με προηγούμενα αναφερόμενα δεδομένα από το WT και μεταλλαγμένο RXRα-PPARγ ετεροδιμερές. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν επίσης με προηγούμενες προσομοιώσεις του ετεροδιμερούς RAR-RXRα. Επιπροσθέτως, χρησιμοποιήθηκε Δυναμική Ανάλυση Δικτύων για την εξέταση της επικοινωνίας μεταξύ των αμινοξέων της πρωτεΐνης στα τρία διμερή, προκειμένου να εξεταστεί εάν υπάρχει διαταραχή στην επικοινωνία λόγω της μετάλλαξης.
Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η μετάλλαξη S427F δεν επηρεάζει την ικανότητα διμερισμού του ομοδιμερούς RXRα ούτε παρουσία ούτε απουσία των ενδογενών προσδετών 9-cis RA. Εντούτοις, περαιτέρω ανάλυση του μεταλλαγμένου ομοδιμερούς καταδεικνύει αύξηση της επιφάνειας προσβάσιμης από το διαλύτη στην περιοχή πρόσδεσης του 9-cis RA και στα δύο μονομερή του διμερούς απουσία των προσδετών σε σύγκριση με την WT πρωτεΐνη. Το γεγονός αυτό θα μπορούσε να απαγορεύσει τη δέσμευση του προσδέτη 9-cis RA με αποτέλεσμα να εμποδίζεται η μεταγραφική λειτουργία του RXRα. Τέλος, επικυρώσαμε τα αποτελέσματά μας αναλύοντας τα ευρήματα της προσομοίωσης του ετεροδιμερούς RXRα-PPARγ και συγκρίνοντάς τα με προηγούμενες προσομοιώσεις του RAR-RXRα, τα οποία βρίσκονται σε συμφωνία.
Λέξεις-κλειδιά:
RXRα, PPARγ, καρκίνος της ουροδόχου κύστης, μοριακή δυναμική, δυναμική ανάλυση δικτύων
