Single cell analýzy aktivace kaspázy-3 ve vztahu k vývoji kostí

Instituce: Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Fakulta/ústav:
Další údaje o pracovišti: Laboratoř molekulární morfogeneze
Lektoři: Eva Švandová, Ph.D.
Studenti: Otto Jirka - Gymnázium Brno, třída Kapitána Jaroše, příspěvková organizace

Popis:

Single cell analýzy aktivace kaspázy-3 ve vztahu k vývoji kostí

 

Kaspázy jsou cysteinové proteázy známé především z apoptotických a zánětových procesů. Kaspázy jsou v buňce přítomné jako neaktivní molekuly, které čekají na svou aktivaci, což umožňuje rychlou mobilizaci apoptotického procesu. Z hlediska způsobu aktivace a strukturálního uspořádání je možné rozdělovat kaspázy na iniciátory, exekutory a zánětové enzymy. Iniciátory stojí na vrcholu apoptotické mašinerie, ke které přispívají aktivací exekutorů, ty se pak uplatňují při štěpení dalších buněčných substrátů, destrukci jádra a rozpadu buňky na apoptotická tělíska.

Kromě kaspázových apoptotických funkcí se objevují i zmínky o jejich dalších funkcích mimo apoptózu a zánět, ke kterým patří proliferace, diferenciace a migrace. Neapoptotické funkce kaspáz se uplatňují i v případě vývoje kostí (Mogi and Togari 2003; Miura et al. 2004; Svandova et al. 2014; 2018), který může probíhat endochondrální (přestavbou chrupavky) či dezmogenní (přímou diferenciací osteoblastů) osifikací. Formování kostí zahrnuje dva hlavní typy buněk produkující extracelulární matrix; chondroblasty a osteoblasty, u obou těchto buněčných typů byla detekována neapoptotická aktivace kaspáz. Díky analýze myší postrádajících kaspázy bylo navíc potvrzeno, že kaspázy regulují expresi různorodých osteogenních faktorů Runx2, Smad1 či Msx1 (Miura et al. 2004; Svandova et al. 2014).

Cílem této práce je aplikace moderních single cell analýz pro sledování aktivace kaspázy-3 a její řízené farmakologické inhibice za účelem přispět k objasnění nových funkcí této molekuly během vývoje kostí. Jako modelový systém budou využity myší chondroblasty odvozené z dlouhých kostí (primární kultura) a osteoblasty odvozené z lebečních kostí (linie MC3T3-E1). Efekt potlačení aktivace kaspázy-3 bude hodnocen na základě exprese vybraných kostních markerů pomocí RT-PCR. Dále bude u studovaných modelů sledována aktivace kaspázy-3 v jednotlivých buňkách s využitím immunohistochemické detekce.

Přestože je práce koncipována v oblasti základního výzkumu, tato analýza zahrnuje klinický potenciál. Kaspázy jsou zvažovány jako terapeutické cíle různých onemocnění (nádory, sepse), proto je nezbytné zmapovat jejich kompletní funkce.

 

Reference:

Mogi and Togari, J Biol Chem. 2003,278:47477-82. 

Miura et al., J Clin Invest. 2004,114:1704-13.

Svandova et al. 2014 Cell Death Dis. 2014,5:e1366.

Svandova et al. 2014 Front Physiol. 2018,9:174.