Odczytanie systemu regulacyjnego transkrypcji genu lizosomalnego
Istnieją dowody wskazujące na to, że czynnik transkrypcji EB TFEB odgrywa istotną rolę w regulacji genów lizosomalnych podczas transkrypcji. TFEB wiąże się z określonymi wzorami sekwencji spotykanymi w promotorze genów lizosomalnych i zapewnia ich skoordynowaną ekspresję. W związku z tym rozszyfrowanie mechanizmu regulacji działalności TFEB ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób komórki dostosowują się do wahań środowiskowych i stresu wewnętrznego.
Nowe spojrzenie na aktywację TFEB
Badanie aktywności TFEB koncentrowało się głównie na jego modyfikacjach potranskrypcyjnych, a w szczególności na jego stanie fosforylacji, która wydaje się determinować jego subkomórkowe umiejscowienie oraz funkcję. W środowisku bogatym w substancje odżywcze TFEB pozostaje w cytozolu i nie przejawia aktywności transkrypcyjnej. Natomiast gdy w środowisku brakuje substancji odżywczych TFEB przestaje ulegać fosforylacji i może przenikać do jądra, w którym działa jako czynnik transkrypcyjny. Celem projektu EpiTFeb było zbadanie działania TFEB pod innym kątem, poprzez zdefiniowanie struktury regulacyjnej aktywacji TFEB w różnych środowiskach komórkowych. W przeprowadzonych przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” badaniach początkowo wykorzystywano analizę in silico w celu zidentyfikowania elementów regulacyjnych TFEB i przewidywania regulatorów transkrypcyjnych. „Główna hipoteza projektu mówiła, że dynamika transkrypcji TFEB stanowi kluczowy czynnik determinujący jego aktywność i może współdziałać z określoną regulacją potranslacyjną”, wyjaśnia Marcella Cesana, pracownica naukowa i stypendystka grantu. Zespół badawczy zastosował podejście bazujące na wzmocnieniu funkcji w połączeniu z testem opartym na lucyferazie w celu przetestowania różnych potencjalnych czynników transkrypcyjnych. Przeprowadzono również funkcjonalną walidację zidentyfikowanych regulatorów transkrypcji TFEB poprzez ocenę wpływu ich modulacji na ekspresję genów oraz – bardziej ogólnie – ich wpływ na procesy komórkowe, w których pośredniczy TFEB.
Rola TFEB w autofagii i chorobach nowotworowych
Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu EpiTFeb wykazały, że dynamika transkrypcji TFEB różni się w zależności od systemów komórkowych i zawartości substancji odżywczych. Naukowcy określili elementy regulacyjne, które napędzają transkrypcję TFEB i wytyczyli mechanizm cząsteczkowy leżący u podstaw transkrypcji TFEB w przypadku niedostatecznej ilości składników odżywczych. Odkrycia, których dokonał zespół projektu EpiTFeb pozwoliły lepiej poznać mechanizm transkrypcyjny TFEB i – co najważniejsze – rzuciły na niego nowe światło, a to pozwoli ponownie przyjrzeć się roli, którą odgrywa ten czynnik w chorobach związanych z zaburzeniami funkcji lizosomów. Lizosomy odgrywają ważną rolę w procesie autofagii, „samozjadaniu się”, polegającym na kontrolowanym rozkładzie przez komórkę nagromadzonych białek, białek o nieprawidłowej strukturze, starych lub uszkodzonych organelli i patogenów wewnątrzkomórkowych. W przypadku raka udokumentowano zaburzenia autofagii, przy czym TFEB odgrywa rolę patogenną. Możliwe, że TFEB wpływa na przeżywalność komórek nowotworowych i metabolizm energetyczny poprzez regulację biogenezy lizosomalnej, autofagii i innych szlaków, które przyczyniają się do karcynogenezy. Jak mówi Cesana, przyszłe plany obejmują „zbadanie mechanizmu, za pomocą którego proces onkogenny wykorzystuje zależny od lizosomu szlak degradacji w celu przetrwania, poprzez aktywację ekspresji TFEB”. Aby tego dokonać, Cesana wybierze konkretne modele nowotworowe, w których działalność TFEB jest zaburzona z powodu zmiany regulatorów transkrypcji TFEB lub ze względu na zmienioną dostępność DNA w swoich regionach regulacyjnych.
Słowa kluczowe
EpiTFeb, TFEB, regulatory transkrypcji, lizosom, autofagia, nowotwór, czynnik transkrypcyjny EB