Об’єктом дослідження були молекулярні механізми регуляції експресії генів синтезу серину за умов пригнічення активності ERN1, а також за гіпоксії, дефіциту глутаміну та глюкози. Мета роботи – дослідити експресію генів синтезу серину у нормальних астроцитах та клітинах гліобластоми з пригніченою активністю ERN1, а також за дії гіпоксії і дефіциту глутаміну та глюкози. Були використані сучасні методи біохімії і молекулярної біології, кількісний ПЛР, сайленсінг, вестерн-блот та генетично модифіковані клітини гліобластоми.
Вперше була виявлена залежність рівня експресії генів синтезу серину від пригнічення сигнального протеїну ERN1, причому зміни в їх експресії для більшості генів були різними у клітинах без обох ензиматичних активностей ERN1 і клітинах без його ендорибонуклеазної активності ERN1, що вказує на різні механізми їх регуляції. Виявлено зниження експресії генів синтезу серину у клітинах з пригніченою функціональною активністю ERN1, що добре узгоджується з їх зниженим проліферативним потенціалом, оскільки посилення експресії ензимів синтезу серину є важливою умовою посиленого росту злоякісних пухлин. Отримані результати продемонстрували важливу роль ендорибонуклеази ERN1 у регуляції експресії гена ATF4, оскільки як у клітинах гліоми з пригніченою ендорибонуклеазною активністю сигнального протеїну ERN1, так і у клітинах без обох ензиматичних активностей ERN1 рівень експресії цього гена істотно не відрізнявся за величиною. Вперше показано, що саме протеїнкіназна активність ERN1 є важливим регулятором експресії генів PHGDH, SHMT1 та SHMT2, оскільки інгібування ендорибонуклеазної активності цього сигнального протеїну істотно не впливало на рівень їх експресії, і лише за умов пригнічення протеїнкіназної і ендорибонуклеазної активностей протеїну ERN1 рівень експресії цих генів змінювався. Вперше встановлено, що експресія всіх досліджених генів є чутливою до гіпоксії у клітинах гліобластоми, але змінювалася по-різному як за величиною ефекту, так і за напрямком змін. Виявлено, що пригнічення обох ензиматичних активностей сигнального протеїну ERN1 змінює чутливість генів PHGDH, PSAT1, PSPH та ATF4 до гіпоксії, а це свідчить про залежний від ERN1 контроль гіпоксичної регуляції рівня експресії цих генів. Отримані результати є підґрунтям для розкриття механізмів резистентності пухлинних клітин, у тому числі і клітин гліобластоми, до токсичних ефектів гіпоксії за умов стресу ендоплазматичного ретикулума.
Практичне значення отриманих результатів полягає у виявленні ролі протеїнкінази та ендорибонуклеази ERN1 у зменшенні експресії генів синтезу серину і пригніченні проліферації клітин гліоми. Ідентифіковані мікроРНК, які контролюють експресію мРНК PSAT1, PSPH і SHMT1 на пост-трансляційному рівні, можуть бути потенційними мішенями для пригнічення проліферації клітин гліобластоми. Виявлені нами молекулярні механізми стійкості клітин гліобластоми до токсичних ефектів гіпоксії за стресу ендоплазматичного ретикулума важливі для лікування злоякісних пухлин. Результати цього дослідження включені до робочої програми навчальної дисципліни: «Сучасні наукові підходи біохімії та біотехнології» для здобувачів вищої освіти ступеня доктора філософії (третього освітньо-наукового рівня) за спеціальністю 091 Біологія та біохімія.
