NRF2 na raskrižju epigenetičkog modeliranja, metabolizma i proliferacije stanice raka
Glavni istraživač
K
G
NRF2 je čimbenik transkripcije neophodan za aktiviranje enzima Faze 2 koji su stanici potrebni za funkcionalan antioksidacijski odgovor na stres. U kontekstu kemoprevencije, NRF2 štiti zdravu stanicu od slobodnih radikala i zbog toga je koristan i stanici, i domaćinu. U kontekstu zloćudne bolesti, njegova je aktivnost korisna samo zloćudno promijenjenoj stanici. Najnoviji podatci upućuju na važnost neizravne uključenosti NRF2 u reguliranju transkripcije gena koji kodiraju enzyme (PHGHD, SHMT2) koji su, izravno ili neizravno, uključeni u nastanak pro-proliferativnog Warburgovog učinka. Ova uloga NRF2 usko je povezana s mutacijskim statusom stanice zloćudnog tumora. Kurkumin se na ove enzime može izravno vezati, i istovremeno poticati NRF, čija je aktivnost regulirana na nekoliko razina. Transkripcijska aktivnost ovisi o metiliranosti DNA njegovog promotora (ova su dva parametra negativno korelirana) i postojanju represivne trimetilacijske oznake na lizinu 27 u histonu H3 (H3K27me3). Metiltransferaza histona EZH2, odgovorna za uspostavu ove epigenetske modifikacije smatra se onkoproteinom. Međutim, njezino ispoljavanje je vrlo varijabilno, i ovisno o tipu stanice, a prognostička vrijednost kontradiktorna u nekim kliničkim modelima raka (rak pluća). Uzroci ovih razlika pokušat će se shvatiti praćenjem funkciju NRF2in vitro, u nekoliko linija stanica raka, različitog podrijetla i različitog mutacijskog statusa, u mirovanju i u uvjetima poticanja fiziološkog stresa. Ove ćemo uvjete eksperimentalno izazvati gladovanjem, primjenom kurkumina u biomodulatornim i citotoksičnim koncentracijama, i inhibitorom EZH2, EPZ-6438 (danas poznat kao Tazemetostat). Ovo su uvjeti u kojima se stanica mora aktivirati svoje mehanizme preživljenja. U kontekstu poveznica metabolizma i proliferacije, uz mjerenje slobodnih kisikovih vrsta i piruvata, prati se: a) aktivnost promotora NRF2; b) prisustvo micro-RNA 200-a i 200-b; c) prisutnosti biljega proliferacije Ki-67; d) prisutnost aktivnosti dobro znanih gena koje NRF2 izravno potiče (HO-1 i NOQ-1); c) prisustvu enzima koje NRF2 potiče neizravno, a koji su izravno ili neizravno uključeni u nastanak Warburgova učinka (PKM2, SHMT2). Razina ispoljenosti ovih proteina utječe na način njihovog višerazinskog komuniciranja i određuje fenotip stanice. S obzirom na to da čine premosnicu između metaboličkih i proliferativnih signalnih puteva, značaj njihovog ispoljavanja će se, statističkom analizom podataka dobivenih imunohistokemijom na arhivskim uzorcima tumora glave i vrata, translatirati u kliniku kako bi se povezala ne samo s biološkim osobitostima tumora, nego i u odnosu na prognozu bolesti – poglavito u odgovoru na liječenje.
Tijekom trajanja prve godine projekta ranije navedena istraživanja provodila su se na stanicama FaDu i IMR-90. Otkrivene su nove transkripcijske inačice EZH2. Ujedno je otkriveno da se transkripti NQO-1 mogu razlikovno prekrajati, neovisno o redoks-statusu stanice. U drugoj godini su se ova istraživanja nastavila na stanicama Detroit 562 i Cal-27. U ove dvije linije dokazano je postojanje još dvije transkripcijske inačice EZH2 koje su se pojavljivale tijekom gladovanja, a koje su karakterizirane sekvenciranjem. Objedinjeni rezultati analize EZH2 transkripcijskih inačica, upotpunjeni su analizom proteina, prezentirani su posterom na radionici EMBO: Epigenetics and Chromatin, 01-04.05.2019., u Heidelbergu.
S obzirom na to da se ovim projektom istražuje i djelovanje kurkumina koje je odlična podloga za istraživanje poveznica upale i metaboličkog reprogramiranja, dio hipoteza koje su temelj ovog projekta razradili smo u revijalnom članku "Curcumin and its Potential for Systemic Targeting of Inflamm-Aging and Metabolic Reprogramming in Cancer“, koji je objavljen u ožujku 2019.
Ostali suradnici
- Prof. dr. Nikola Đaković, Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu; predstojnik Instituta za klinička medicinska istraživanja i nastavu KBC Sestre milosrdnice (od 15. svibnja 2018);
- Doc. dr. sc. Ana Čipak Gašparović, viša zn. suradnica, IRB – Laboratorij za oksidacijski stres;
- Doc. dr. sc. Paško Konjevoda, zn. suradnik, IRB – Laboratorij za epigenomiku;
- Prof. dr. sc. Božo Krušlin, KBC Sestre milosrdnice, Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu;
- Dr. sc. Lidija Milković, znanstvena suradnica, IRB – Laboratorij za oksidacijski stres;
- Anamarija Mojzeš, asistent-doktorand HRZZ, od 2. listopada 2018;
- Dr. sc. Renata Novak Kujundžić, viša zn. suradnica, IRB – Laboratorij za epigenomiku;
- Marko Tomljanović, asistent-doktorand, od 15. svibnja 2018;
- Prof. dr. sc. Neven Žarković, znanstveni savjetnik u trajnom zvanju, IRB – Laboratorij za oksidacijski stres;
- Dr. sc. Luka Andrešić (do 14 svibnja 2018.), IRB - Laboratorij za oksidacijski stres;
- Izv. prof. dr. sc. Mirko Ivkić (od 15.5.2017-14.5.2018), KBC Sestre milosrdnice, Medicinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu.
Konzultanti:
- Prof. dr. sc. Jong-Yoon Surh – Seoul National University, Južna Koreja
Gosti laboratorija
- Dina Šimunić, izrada diplomske radnje (od 8. veljače 2018. do 22. lipnja 2018.);
- Ivica Biljan, laboratorijska stručna praksa; Diplomski studij eksperimentalne biologije - modul Fiziologija i imunobiologija (od 7. ožujka 2019. do 16. travnja 2019.)