ATP syntaasin aktiivisuuden säätelystä

Alkaa
Alkaa kello
12.00
Paikka

Arvo-rakennus, Jarmo Visakorpi -sali, Lääkärinkatu 1

M.Sc. Heidi Kontron väitöstilaisuus

Regulating the ATP Synthase Activity - Characterization of the F-ATP synthase subunit DAPIT and its over-expression in HEK293T cells (ATP syntaasin aktiivisuuden säätelystä – F-ATP syntaasin DAPIT rakenneproteiini ja sen yli-ilmentämisen vaikutukset HEK293T soluissa)

Väitöskirja kuuluu lastentautiopin alaan.

Vastaväittäjänä on dosentti Eija Pirinen (Helsingin yliopisto). Kustoksena toimii emeritus professori Markku Mäki.

Väitöstilaisuuden kieli on suomi.

Energiaa tuottavan entsyymin aktiivisuushäiriön vaikutukset solussa

Tyypin 1 diabetes on monimutkainen metabolinen häiriötila, joka aiheuttaa muutoksia solun fysiologiaan, aineenvaihduntaan ja geenien ilmentymiseen. Insuliinin puutoksen tiedetään hiiren kudoksissa aiheuttavan geenisäätelyn häiriintymistä mm. laskemalla mitokondriaalisen  elektroninsiirtoketjun proteiinien  lähetti- RNA-tasoja. Sen sijaan energiaa tuottavan ATP-syntaasin rakenneyksiköiden ilmentyminen diabeteksessa on proteiinitasolla vielä tuntematonta, kuten ilmentymisen vaikutukset itse entsyymikompleksin aktiivisuuteenkin. Tässä väitöskirjatyössä on löydetty ja luonnehdittu ATP-syntaasin Fo kompleksin rakenneproteiini Diabetes Associated Protein in Insulin-sensitive Tissues, DAPIT. Lisäksi sen yli- ilmentymisen vaikutusta solun fysiologiaan on tutkittu molekyylibiologisin keinoin diabeettisen ja muun tautiyhteyden selventämiseksi.

DAPIT osoittautui eläinkunnassa konservoituneeksi proteiiniksi. Teetetyn vasta-aineen avulla sen mitokondriaalinen ja lysosomaalinen ilmentyminen havainnollistettiin solu- ja kudostasolla ihmisen ja jyrsijän terveissä sekä diabeettisissa kudoksissa. DAPITia esiintyi runsaasti aerobista aineenvaihduntaa hyödyntävissä insuliiniherkissä kudoksissa, sekä aktiivisesti ravinteita ja ioneja kuljettavissa epiteelirakenteissa. Diabeettisen rotan insuliiniherkkien kudosten tutkimus osoitti DAPITin proteiinitason olevan koholla sydämessä, lihaksessa ja rasvassa mutta alhaalla maksassa kontrollikudokseen verrattuna.

Solutason tutkimukset osoittivat normaalia runsaamman DAPITin ilmentymisen aiheuttavan ATP-syntaasin
aktiivisuuden heikentymistä, mikä on linjassa muiden insuliinin puutoksen aiheuttamien metabolisten muutosten kanssa. Koska solutason tutkimukset tehtiin insuliinin läsnä ollessa, muut tähän  osatyöhön liittyvät tulokset eivät ole suoraan verrannollisia diabeettisessa tilanteessa.

Insuliinin läsnä ollessa, yllämainitun lisäksi, solujen hengitysketjujen toiminta aktivoitui. Tämän seurauksena syntyi mitokondrioiden tuottamia happiradikaaleja, jotka todennäköisesti säätelivät tuman transkriptiotekijöitä, siten edistäen anaerobista aineenvaihduntaa ja solujen taantumista. Tästä  johtuen solujen aineenvaihdunta ohjautui glykolyysiin, mikä ilmiasussa näkyi epiteeliominaisuuden häviämisenä. Lisäksi solut osoittivat muita syöpien kantasolujen kaltaisia ominaisuuksia, joista on keskusteltu.

Tutkitun solulinjan ja tyypin 1 diabeteksen lisäksi kirjallisuuden ja tietokantojen perusteella DAPITin runsasta ilmentymistä lähetti-RNA tai proteiinitasolla esiintyy myös muissa patofysiologissa tautimalleissa ja tiloissa, kuten Parkinsonin taudissa, multippelissa skleroosissa, painon nousussa, sydämen vajaatoiminnassa ja arseenialtistumisessa. Tämä väitöskirja yhdessä kirjallisuuden kanssa viitoittavat runsaan DAPITin ilmentämisen mahdollisesti olevan yleinen solujen ominaisuus, joka vaikuttaa ATP-syntaasin aktiivisuuteen ja siten energiantuottoon sairauksissa ja tiloissa, joihin metaboliset häiriöt osallistuvat. Näihin kuuluvat mm. diabetes, syöpä, degeneroivat ja autoimmuunisairaudet, sekä myrkkyjen ja epigenetiikan säätelemät tilat. Kudosten ja solutyyppien patologisia muutoksia väitöskirjassa kuvatun mitokondriaalisen haitan seurauksena selventäisi geneettisellä ohjauksella DAPITia runsaasti ilmentävä hiiri, jonka karakterisoiminen mahdollistaisi yleisemmän haitan vaikutusten tunnistamisen. Lisäksi ATP-syntaasin inaktivaation vaikutukset soluissa sopivat mm. syöpien kantasolujen ominaisuuksiin, mitkä nousevat mahdollisten jatkotutkimusten aiheeksi.

Väitöskirjan tutkimustulokset tuottivat DAPIT proteiinin ja antavat uutta tietoa sen lokalisaatiosta, histologiasta ja ilmentymisestä diabeteksessa, sekä yli-ilmentämisen vaikutuksista ATP syntaasin aktiivisuuden säätelelyyn, mitokondrian toimintaan ja solun käyttäytymiseen. Näiden avulla voidaan paremmin ymmärtää häiriintyneen ATP-syntaasi-aktiivisuuden aiheuttamia molekyylibiologisia ja metabolisia vaikutuksia tautiyhteyksissään.

                                          ******

Heidi Kontro on syntynyt Tampereella ja hän on suorittanut M.Sc. -tutkinnon Teessiden yliopistossa Iso-Britanniassa.

Kontron väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 2275, Tampere University Press, Tampere 2017. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1777, Tampere University Press 2017.