CC BY
29Физика живого, Т. 18, No 1, 2010. С. 118-124.
©Мтченко Д.О., Божко 1.В., Зтченко Т.О., КузнецоваА.Ю., Дуган О.М., Яворовський О.П., Мтченко О.Г.
I'hv.sics of tin* Alive; www.pn.M'ieiice-ceiiter.net
УДК 577.112.7:616
ВПЛИВ НАНОЧАСТОК СР1БЛА НА ЕКСПРЕС1Ю SNFl/АМР-АКТИВУеМО! ПРОТЕШК1НАЗИ ТА КАЗЕ1НКШАЗИ-1ЕПСШОН У Р1ЗНИХ ОРГАНАХ ЩУР1В
^шченко Д.О., 1Божко 1.В., 1,2Зшченко Т.О., Кузнецова А.Ю., 3Дуган О.М., 2Яворовський О.П., 1MiH4eHK0 О.Г.
Институт 6iexiMii iM. О.В. Палладта Национально! академгг наук Украгни, Кигв, Украгна; 2Национальный медичний университет гм. О.О. Богомольця, Кигв, Украгна; 3Нацюнальний техтчний утверситет Украгни «Кигвський полгтехнгчний гнститут», Кигв, Украгна;
e-mail: [email protected]
Надшшла до редакцп 10.01.2010
Вивчали вплив наночасток срiбла на експрешю SNF1/AMP-aKraByeM0i протешюнази (SNARK) та казешюнази-1епсшон у pi3HKX органах щурiв. Встановлено, що експрешя мРНК SNARK та казешюнази-1епсшон суттево порушуеться у легенях, головному мозку, печшщ, серцi, сiм'яниках та нирках щурiв пiсля одноразового iнтратрахеального введення наночасток срiбла, але найбiльш виражеш змiни в експресп цих гешв спостерiгалися через 1 або 3 дт пiсля введення цих наночасток. Результати дано1 роботи свiдчать про можливу дж> наночасток срiбла на важливi механiзми регуляцп метаболiчних процешв у клiтинах на рiвнi експресп генiв ключових протешкшаз, що може призводити до порушення сигнальних каскадiв у клiтинах та розвитку патолопчних станiв.
Ключов1 слова: протешкшаза SNARK, казешкшаза-1епсшон, наночастки срiбла, легенi, печшка, мозок, щури.
ВСТУП
У кожнш клiтинi органiзму е мережа регуляторних факторiв, яка включае велике число протешкшаз, протешфосфатаз та транскрипцiйних факторiв i яка контролюе осиовиi фiзiолоriчнi та метаболiчиi процеси в оргашзм^ в тому числi i циктчшсть 1х протшання [1 - 7]. Ц фактори е ключовими регуляторами метаболiзму як в иормi, так i при рiзиомаиiтиих патологiчиих стаиах, причому виявлеиа цiла група факторiв, що вiдповiдальиа за циркадiальиi ритми рiзиомаиiтиих процесiв, якi геиеруються в гшоталамуа иа молекулярному рiвиi так званим циркадiальиим годииииком i основним компонентом якого е циркадiальиi геии [8 - 13]. Порушення в регуляцп експресп цих регуляторних факторiв виявлеи при рядi захворювань i можуть бути причетнi також до виникнення та прогресп злоякiсних пухлин [14 - 18]. До циркадiальних геиiв вiдиосяться геии Perl, Per2, Per3, С1оск, BMall, криптохроми Cry1 та Cry2, як кодують синтез важливих регуляторних факторiв i експреая та активнiсть яких, в свою чергу, контролюються казешкшазою-1ер8Поп [19 - 23].
Було встановлено, що казешкшаза-1ер8Поп фосфорилюе циркадiальнi фактори, а це приводить до ютотних змiн у функщонуванш генiв, як контро-люють цикл подiлу клiтин та пригшчують рiст пухлин, а також у багатьох шших процесах [1, 14, 21, 22].
Було встановлено, що регулящя метаболiзму факторами циркадiального годинника включае в себе
поспйний взаемозв'язок мiж регулюючою системою i метаболiчними шляхами [8, 10]. Бшьше того, для циркадiальних факторiв у ссавщв характерне явище зворотного зв'язку в механiзмах регуляцп: казешкшаза-1епсшон зв'язуеться з транскрипщйним фактором Per2, а пот^м з Cry1 та комплексом Clock : BMa11, створюючи негативну регуляторну петлю, що надзвичайно важливо для точно! i чгтко! робити циркадiального годинника [23 - 25].
Протешкшаза SNF1, що активуеться AMP (SNARK) е представником AMPK кшаз, що вiдносяться до серин/треонiнових протешкшаз [26]. Ведомо, що активнють проте!нкшази SNARK змiнюеться при рiзноманiтних стресових станах клiтин, але не у вах типах клiтин, суттево залежить вiд рiвня глюкози i глютамiну в клiтинах, приймае участь в iндукованiй CD95 рухливостi та iнвазивностi [26 - 28]. Недавно було показано, що SNARK локалiзуеться в ядрах клгтин i мае ведношення до регуляцп експресп генiв на рiвнi геному [29]. Мишi, нокаутш по протеlнкiназi SNARK, характеризуються ожирiнням, вiдповiдними порушенням метаболiзму i мають схильнiсть до виникнення злоякiсних пухлин подiбно до тварин, нокаутних по циркадiальним генам
[11, 30].
Рашше нами було показано, що експреая протешкшази SNARK, казешкшази-1епсшон та циркадiальних генiв у рядi життево важливих оргашв може бути чутливим маркером впливу на органiзм екологiчно токсичних речовин, зокрема метил-третбутилового ефiру [31]. Данi лiтератури свiдчать,
ВПЛИВ НАНОЧАСТОК СР1БЛА НА ЕКСПРЕС1Ю SNFl/АМР-АКТИВУеМОХ ПРОТЕ1НК1НАЗИ ТА КАЗЕ1НКШАЗИ-1ЕПС1ЛОН У Р1ЗНИХ ОРГАНАХ ЩУР1В_
що токсичними е також i наночастки срiбла яш, поряд з iншими наноматерiалами, знаходять застосування i в медициш. Вiдомо, що токсичнiсть наночасток срiбла е бiльшою, порiвняно з макроскотчними дисперсiями срiбла, що можливо пов'язано з !х фiзико-хiмiчними характеристиками, здатшстю наночасток без-перешкодно проникати через бiологiчнi бар'ери органiзму [32 - 34].
До^дження токсичности наночасток срiбла показали, що пiд !х впливом зростае частота загибелi ембрюшв [35 - 36]. Деяк автори вважають, що наночастки срiбла е довгостроковим джерелом iонiв срiбла, з чим пов'язують небезпеку !х шкодливого впливу на довшлля. Специфiчним i потенцiйно менш небезпечним чинником е аерозоль матричного натрто хлориду, який включае власне наночастки срiбла (до 30%). Його виробництво е актуальним у зв'язку з можливим використанням для очистки води [37]. Наночастки срiбла, проникаючи в оргашзм рiзними шляхами, в тому числi i через легеш, накопичуються у життево важливих органах, в тому чи^ i у головному мозку, хоча мехашзми подолання наночастками срiбла повгтряно-кров'яного бар'еру у легенях до цього часу ще не з'ясован [38 - 39]. Встановлено, що наночастки срiбла шдукують експресiю гена бшка теплового шоку, апоптоз та оксидативний стрес, що вони можуть дiяти як нейротоксини розвитку, а також порушувати розвиток ембрiонiв [40 - 42]. При рiзних технологiчних операщях по виготовленню цих наночасток срiбла концентрацiя !х у повiтрi коливаеться, але 98% матричного пилу належить до рестрабельно! фракцп, iз-за чого iснуе реальна можливють надходження певно! кiлькостi наночасток срiбла в оргашзм iнгаляцiйним шляхом. У зв'язку з цим, всебiчне еколого-токсикологiчне дослiдження наночасток срiбла, як нового антропогенного чинника, е досить актуальним, в тому числi i для оцiнки бiонебезпеки операторiв при одержанш наночасток срiбла методом електронно-променево! технологи.
Метою даного дослiдження було вивчення можливих молекулярних механiзмiв впливу наночасток срiбла на органiзм на рiвнi експресп гешв 8КР1/ЛМР-активуемо1 протешшнази та казешкшази-1епсiлон, що вшграють важливу регуляторну роль у багатьох метаболiчних процесах в органiзмi.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ
Дослiди проводили на щурах-самцях лшп Wistar, вагою 230 - 240 грамiв. У до^джеш викорис-товували наночастки срiбла у матриц №С1, одержанi методом електронно-променевого випаровування у вакуумi в лаборатори № 84 Мiжнародного центру електронно-променевих технологiй 1нституту електрозварювання iм. С.О.Патона. Методом електронно! мшроскопп встановили, що частки срiбла мають переважно сферичну форму i розмiри 28-30 нм. Наночастки срiбла вводили тваринам iнтратрахеально
в кiлькостi 0,05 мг/кг маси тша одноразово i до^джували експресiю протешшнази SNARK та казешшнази-1епсшон у pi3Hnx органах щурiв через 1, 3 або 14 дшв.
Тотальн РНК видiляли iз ne4iH^, легень, нирок, головного мозку, «м'янишв та серця щурiв з допомогою реагенту Трiзол (Trizol; Invitrogen, USA) зпдно протоколу виробника, як описано рашше [43]. Осаджували РНК рiвним об'емом 2-пропанолу. Осади РНК промивали двiчi 75 % етанолом i розчиняли у водi, що не мютить домiшок рибонуклеаз.
Експресiю мРНК протешшнази SNARK та казешшнази-1епсшон дослiджували методом кшьшсно1 полiмеразноl ланцюгово! реакцн у реальному чаи, використовуючи апарат „Stratagene Mx 3000P cycler", SYBR Green Mix та специфiчнi пари праймерiв. Для зворотно! транскрипцп як матрицю для синтезу кДНК використовували РНК iз рiзних оргашв щурiв, олЬо^Т) праймер та SuperScript II зворотну транскриптазу (SuperScript II Reverse Transcriptase, Invitrogen, США) i реакщю проводили зпдно протоколу виробника.
Для амптфшацп кДНК протешшнази SNARK використовували специфiчнi для цього гена щура праймери: прямий (5'- AAGTCTCGGC-AGCGTGAATC -3') та зворотний (5'- CAGGATG-CTGTCCTCACTCA -3') праймери. Нуклеотидш залишки цих праймерiв вiдповiдають залишкам нуклеотидiв 1544 - 1564 та 1737 - 1718 у послвдовносп мРНК проте1ншнази SNARK щура (GenBank номер NM_001007617). Для амптфшацп кДНК казе1ншнази-1епсшон використовували там праймери: прямий - 5'- GACATCTACC-TGGGTGCCAAC -3' та зворотний 5'- TGATCATC-TGGTCGGCCAGC -3', нуклеотидш послвдовносп яких вiдповiдають залишкам нуклеотидiв 64 - 84 та 340 - 321, ввдповвдно, в мРНК казе1ншнази-1епсшон щура (GenBank номер NM_031617).
Для контролю кiлькостi аналiзуемоl РНК до^джували експресieю мРНК Р-актину. Експресто мРНК протешшнази SNARK та казе1ншнази-1епсшон нормалiзували по Р-актину i виражали у вiдсотках вiд контролю, прийнятого за 100%. Продукти амптфшацп аналiзували електрофорезом в 2% агарозному гель Аналiз результатов юльюсно1 полiмеразноl ланцюгово1 реакцн виконували за допомогою спещально1 комп'ютерно1 програми „Differential expression calculator", а статистичну обробку результатiв в Excel программ Рiзницю мiж двома середшми величинами вважали достовiрною при значенш p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
У зв'язку з тим, що активнiсть бшьшост ключових транскрипцiйних факторiв, що е важливими регуляторами основних метаболiчних процеав, знаходиться пiд контролем протешшназ, ми провели
до^дження eKcnpeciï мРНК протешшнази SNARK та казешшнази-1епсшон у рiзних життево важливих органах щурiв в HopMi та за умов впливу на тварин наночасток срiбла методами кiлькiсноï полiмеразноï ланцюговоï реакцiï. Як видно i3 даних, представлених на рис. 1, експреая мРНК протеïнкiнази SNARK ютотно посилюеться у легенях, головному мозку та печiнцi уже через один день тсля одноразового iнтратрахеального введення щурам наночасток срiбла. Встановлено також, що ефект наночасток срiбла на експресто мРНК протешшнази SNARK у легенях щурiв залишаеться майже на такому ж рiвнi i через 3 та 14 дшв, а у головному мозку та печiнцi е суттево бшьшим на 3-й та 14-й день дп наночасток срiбла. Так, найбiльш вираженi змiни в експресiï мРНК дано1' протешшнази виявлеш через 3 днi тсля введення щурам наночасток срiбла у печiнцi (у 2,4 рази), а у легенях - через один день (у 2,1 рази). В той же час, у головному мозку через один день тсля введення тваринам наночасток срiбла рiвень експресп мРНК протешшнази SNARK посилюеться в 1,7 рази, а на 3-й та 14-й день дп наночасток срiбла - у 2,2 та 2,0 рази, ввдповвдно.
На рис. 2 представлен дат до^дження експресп мРНК протешшнази SNARK у «м'яниках, нирках та серт щурiв через 1, 3 та 14 дшв тсля введення ним наночасток срiбла. Максимальн змши в експресп мРНК дано1' протешшнази виявлеш через три дш тсля введення щурам наночасток срiбла у в«х цих органах, знижуючись на 14-й день у ам'яниках та серцi. Отриман результати свiдчать про органнi особливост змiн в експресiï мРНК протешшнази SNARK тд впливом наночасток срiбла, а також 1'х залежнiсть ввд часу д^' тсля одноразового штратрахеального 1х введення. В той же час, в нирках
через один день тсля введення тваринам наночасток срiбла рiвень експресп мРНК протешшнази SNARK ютотно не змiнювався, а на третш та 14-й день дп наночасток срiбла посилювався майже у 1,5 рази. Встановлено, що у мiокардi спостер^алося вiдносно невелике збшьшення ( в 1,4 рази) експресiï мРНК даного ензиму лише через три дш тсля введення в оргашзм щурiв наночасток срiбла, а через 1 та 14 дшв ютотних змш не було виявлено.
Таким чином, проведеними дослiдженнями встановлено, що експреая гена проте1нк1нази SNARK суттево змiнюеться в клiтинах ряду надзвичайно важливих органiв щурiв пiд впливом наночасток срiбла та виявлено органн особливостi змiн експресiï мРНК проте1ншнази SNARK.
Результати дослiджень впливу наночасток срiбла на експресiю мРНК казешшнази-1епсшон представ-ленi на рис. 3. Встановлено, що тд впливом наночасток срiбла порушуеться експресiя гена казешшнази-1епсшон у легенях, печiнцi та мiокардi щурiв уже через добу тсля введення тваринам наночасток срiбла. Найбшьш виражене збiльшення рiвня експресiï мРНК казешшнази-1епсшон виявлено у легенях (у 2,5 рази) та мiокардi (в 2,2 рази), у той час як у печшщ - лише в 1,7 рази.
Стимулюючий ефект наночасток срiбла на експресто мРНК казеïнкiнази-1епсiлон виявлявся також i через три та 14 дшв тсля введення тваринам наночасток срiбла, але у легенях та мiокардi вш був менш вираженим у порiвняннi з першим днем дiï наночасток срiбла, тодi як у печiнцi експресiя мРНК казеïнкiнази-1епсiлон продовжувала збшьшуватися, досягаючи максимальних значень через три дш тсля введення щурам наночасток срiбла.
Рис. 1. Вплив наночасток срiбла протягом 1, 3 та 14 дшв на експрешю мРНК SNF1/AMP-активуемоï протеïнкiнази (SNARK) у легенях, печшщ та головному мозку щурiв методом кiлькiсноï полiмеразноï ланцюгово1 реакцп. Експресiю мРНК протеïнкiнази SNARK нормалiзували по ß-актину i виражали у вщсотках вiд контролю, прийнятого за 100 %. n = 4; * - Р < 0,05.
ВПЛИВ НАНОЧАСТОК СР1БЛА НА ЕКСПРЕС1Ю SNFl/АМР-АКТИВУеМО' ПРОТЕШКШАЗИ ТА К'.У{|.ШК'Ш.УШ-1 ЕПСГ.'ЮП У Р1ЗНИХ ОРГАНАХ ЩУР1В_
Рис. 2. Вплив наночасток срiбла протягом 1, 3 та 14 дшв на експрешю мРНК SNFl/AMP-aKraByeMoï протеïнкiнази (SNARK) у мiокардi, нирках та мм'яниках щурiв методом кiлькiсноï полiмеразноï ланцюговоï реакцiï. Експресiю мРНК протеïнкiнази SNARK нормалiзували по ß-актину i виражали у вiдсотках вщ контролю, прийнятого за 100 %. n = 4; * - Р < 0,05.
Рис. 3. Вплив наночасток срiбла протягом 1, 3 та 14 дшв на експрешю мРНК казешкшази (СК-1е) у легенях, печшщ та головному мозку щурiв методом кiлькiсноï полiмеразноï ланцюговоï реакцiï. Експресiю мРНК протеïнкiнази SNARK норматзували по ß-актину i виражали у вщсотках вiд контролю, прийнятого за 100 %. n = 4; * - Р < 0,05.
Рис. 4. Вплив наночасток срiбла протягом 1, 3 та 14 дшв на експрешю мРНК казешкшази (СК-1е) у мюкард^ нирках та шм'яниках щурiв методом кiлькiсноï полiмеразноï ланцюговоï реакцiï. Експресiю мРНК протешкшази SNARK норматзували по ß-актину i виражали у вщсотках вщ контролю, прийнятого за 100 %. n = 4; * - Р < 0,05.
При до^дженн експресiï гена казешшнази-1епсшон у сiм'яниках було виявлено ïï iстотне збiльшення в цьому життево важливому органi вже через один день тсля введення щурам наночасток срiбла, причому рiвень експресiï цiеï проте1нкшази залишався тдвищеним майже на цьому ж рiвнi i через 3 та 14 дшв (рис. 4), хоча посилення експресп гена казешкшази-1епсшон у ам'яниках пiд впливом наночасток срiбла було майже втричi меншим порiвняно з легенями. Дослвдження рiвня експресiï мРНК казеïнкiнази-1епсiлон у нирках показало, що тд впливом наночасток срiбла також вiдбуваеться збшьшення експресп гена казешкшази-1епсшон, але лише через 3 та 14 дшв, а через один день тсля 1х введення щурам ютотних змш в експресп даноï протешшнази не було виявлено (рис. 4). У той же час, у головному мозку максимальн змши в рiвнi експресп мРНК казе1нкшази-1епсшон були виявлеш через один день тсля одноразового введення щурам наночасток срiбла.
Результати даноï роботи переконливо свiдчать про виражену дiю наночасток срiбла тсля 1х одноразового iнтратрахеального введення, на експресто гешв ключових регуляторних проте1нкшаз - проте1ншнази SNARK та казешшнази-1епсшон у таких життево важливих органах як легеш, головний мозок, печiнка, серце, нирки та сiм'яники, що може призводити до порушення сигнальних каскадiв у клiтинах рiзних оргашв та розвитку патологiчних станiв. Отримаш результати вказують на те, що наночастки срiбла можуть порушувати метаболiзм у клiтинах органiзму, впливаючи на центральн ланцюги системи регуляцiï обмiну речовин шляхом змiн в експресп гешв протешшназ, якi контролюють протшання основних метаболiчних процесiв в оргашзм^
Цi принципово новi данi щодо впливу наночасток срiбла на оргашзм на рiвнi експресiï генiв ключових регуляторних ферментов е фундаментом подальших наукових дослiджень молекулярних механiзмiв to^^toï дiï наночасток срiбла та ряду шших екологiчно небезпечних сполук, а також пошуку шляхiв нейтралiзацiï 1х негативних впливiв на органiзм. Проведет нами до^дження розкривають деяк сторони молекулярних основ дiï на оргашзм нанотехнолопчних матерiалiв, 1х можливу еколопчну небезпеку на рiвнi регуляцiï метаболiчних процесiв i будуть сприяти розробщ принципово нових молекулярних пiдходiв до 1х виявлення та профiлактики.
ВИСНОВКИ
Встановлено, що тд впливом наночасток срiбла суттево змiнюеться експресiя гешв проте1нкшази SNARK та казеïнкiнази-1епсiлон у таких життево важливих органах, як легеш, головний мозок, серце, «м'яники, печшка та нирки уже через 1 - 3 дш тсля одноразового iнтратрахеального 1х введення щурам, а
через 14 дшв збертаються тдвищеними майже на тому ж piBHi у бiльшостi оргашв.
Експреия протешшнази SNARK та казешшнази-1епсшон може слугувати важливим чутливим показником впливу на opгaнiзм наночасток сpiблa нaнoмaтеpiaлiв та 1х еколопчно! небезпеки.
Лiтература
1. Lee H., Chen R., Lee Y., Yoo S., Lee C. Essential roles of CKIdelta and CKIepsilon in the mammalian circadian clock // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2009. - Vol. 106, N 50. -P. 21359-21364.
2. Gonze D., Goldbeter A. Circadian rhythms and molecular noise // Chaos. - 2006. - 16, N 2. - P. 026110 (1 - 11).
3. Walton K.M., Fisher K., Rubitski D., Marconi M., Meng Q.J., Sladek M., Adams J., Bass M., Chandrasekaran R., Butler T., Griffor M., Rajamohan F., Serpa M., Chen Y., Claffey M., Hastings M., Loudon A., Maywood E., Ohren J., Doran A., Wager T.T. Selective inhibition of casein kinase 1 epsilon minimally alters circadian clock period // J. Pharmacol. Exp. Ther. - 2009. - Vol. 330, N 2. - P. 430-439.
4. Meng Q.J., Maywood E.S., Bechtold D.A., Lu W.Q., Li J., Gibbs J.E., Dupre SM., Chesham J.E., Rajamohan F., Knafels J., SneedB., Zawadzke L.E., Ohren J.F., Walton K.M., Wager T.T., Hastings M.H., Loudon A.S. Entrainment of disrupted circadian behavior through inhibition of casein kinase 1 (CK1) enzymes // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. - 2010. - Aug 9. [Epub ahead of print]
5. Tsinkalovsky O., Smaaland R., Rosenlund B., Sothern R.B., Hirt A., Steine S., Badiee A., Abrahamsen J.F., Eiken H.G., Laerum O.D. Circadian variations in clock gene expression of human bone marrow CD34+ cells // J. Biol. Rhythms. - 2007. -Vol. 22, N 2. - Р. 140-150.
6. Agostino P.V., Harrington M.E., Ralph M.R., Golombek D.A. Casein kinase-1-epsilon (CK 1 epsilon) and circadian photic responses in hamsters // Chronobiol. Int. - 2009. - Vol. 26, N 1.
- P. 126-133.
7. VirshupD.M., EideE.J., ForgerD.B., GallegoM., HarnishE.V. Reversible protein phosphorylation regulates circadian rhythms // Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. - 2007. - Vol. 72.
- P. 413 - 420.
8. Kovac J., Husse J., Oster H. A time to fast, a time to feast: the crosstalk between metabolism and the circadian clock // Mol. Cells. - 2009. - Vol. 28, N 2. - P. 75 - 80.
9. Laposky A.D., Bass J., Kohsaka A., Turek F.W. Sleep and circadian rhythms: Key components in the regulation of energy metabolism // FEBS Lett. - 2008. - Vol. 582(1).
- P. 142 - 151.
10. Rudic R.D., McNamara P., Curtis AM., Boston R.C., Panda S., Hogenesch J.B., Fitzgerald G.A. BMAL1 and CLOCK, two essential components of the circadian clock, are involved in glucose homeostasis // PLoS Biol. - 2004. - Vol. 2, N 11.
- P. E377.
11. Turek F.W., Joshu C., Kohsaka A., Lin E., Ivanova G., McDearmon E., Laposky A., Losee-Olson S., Easton A., Jensen D.R., Eckel R.H., Takahashi J.S., Bass J. Obesity and metabolic syndrome in circadian Clock mutant mice // Science. -2005. - Vol. 308, N 5724. - Р. 1043-1045.
12. Eide E.J., Woolf M.F., Kang H., Woolf P., Hurst W., Camacho F., Vielhaber E.L., Giovanni A., Virshup D.M. Control of
ВПЛИВ НАНОЧАСТОК СР1БЛА НА ЕКСПРЕС1Ю SNFl/АМР-АКТИВУеМО!' ПРОТЕШКШАЗИ ТА КАЗЕШК1НАЗИ-1ЕПС1ЛОН У Р1ЗНИХ ОРГАНАХ ЩУР1В_
mammalian circadian rhythm by CKIepsilon-regulated proteasome-mediated PER2 degradation // Mol. Cell. Biol. -2005. - Vol. 25, N 7. - P. 2795-2807.
13. Etchegaray J.P., Yu E.A., Indic P., Dallmann R., Weaver D.R. Casein kinase 1 delta (CKldelta) regulates period length of the mouse suprachiasmatic circadian clock in vitro // PLoS One. -2010. - Vol. 5, N 4. - P. e10303.
14. Foldynovd-Trantirkovd S., Sekyrovd P., Tmejovd K., Brumovskd E., Bernatik O., Blankenfeldt W., Krejci P., Kozubik A., Dolezal T., Trantirek L., Bryja V. Breast cancer-specific mutations in CK1epsilon inhibit Wnt/beta-catenin and activate the Wnt/Rac1/JNK and NFAT pathways to decrease cell adhesion and promote cell migration // Breast Cancer Res. - 2010. -Vol. 12, N 3. - P. R30.
15. You S., Wood P.A., Xiong Y., Kobayashi M., Du-Quiton J., Hrushesky W.J. Daily coordination of cancer growth and circadian clock gene expression // Breast Cancer Res. Treat. -2005. - Vol. 91, N 1. - P. 47-60.
16. Chen S.T., Choo K.B., HouM.F., Yeh K.T., Kuo S.J., Chang J.G. Deregulated expression of the PER1, PER2 and PER3 genes in breast cancers. Carcinogenesis. - 2005. - Vol. 26, N 7. -P. 1241-1246.
17. Taniguchi H., Fernandez A.F., Setien F., Ropero S., Ballestar E., Villanueva A., Yamamoto H., Imai K., Shinomura Y., EstellerM. Epigenetic inactivation of the circadian clock gene BMAL1 in hematologic malignancies // Cancer Res. - 2009. - Vol. 69, N 21. - P. 8447 - 8454.
18. Fu L., Pelicano H., Liu J., Huang P., Lee C. The circadian gene Period2 plays an important role in tumor suppression and DNA damage response in vivo // Cell. - 2002. - Vol. 111, N 1. -P. 41-50.
19. Motzkus D., Loumi S., Cadenas C., Vinson C., Forssmann W.G., Maronde E. Activation of human period-1 by PKA or CLOCK/BMAL1 is conferred by separate signal transduction pathways // Chronobiol. Int. - 2007. - Vol. 24, N 5. -P. 783 - 792.
20. Pfeffer M, Muller CM, Mordel J., Meissl H., Ansari N., Deller T., Korf H.W., von Gall C. The mammalian molecular clockwork controls rhythmic expression of its own input pathway components // J. Neurosci. - 2009. - Vol. 29, N 19. -P. 6114 - 6123.
21. Okamura A., Iwata N., Tamekane A., Yakushijin K., Nishikawa S., HamaguchiM., Fukui C., Yamamoto K., Matsui T. Casein kinase Iepsilon down-regulates phospho-Akt via PTEN, following genotoxic stress-induced apoptosis in hematopoietic cells // Life Sci. - 2006. - Vol. 78, N 14. - P. 1624 - 1629.
22. Zhao B., Li L., Tumaneng K., Wang C.Y., Guan K.L. A coordinated phosphorylation by Lats and CK1 regulates YAP stability through SCF(beta-TRCP) // Genes Dev. - 2010. -Vol. 24, N 1. - P. 72 - 85.
23. Chen R., Schirmer A., Lee Y., Lee H., Kumar V., Yoo S.H., Takahashi J.S., Lee C. Rhythmic PER abundance defines a critical nodal point for negative feedback within the circadian clock mechanism // Mol. Cell. 2009. - Vol. 36, N 3. 417 - 430.
24. Sato T.K., Yamada R.G., Ukai H., Baggs J.E., Miraglia L.J., Kobayashi T.J, Welsh D.K., Kay SA., Ueda H.R., Hogenesch J.B. Feedback repression is required for mammalian circadian clock function // Nat. Genet. - 2006. - Vol. 38, N 3. -P. 312 - 319.
25. Sasaki M., Yoshitane H., Du N.H., Okano T., Fukada Y. Preferential inhibition of BMAL2-CLOCK activity by PER2 reemphasizes its negative role and a positive role of BMAL2 in
the circadian transcription // J. Biol. Chem. - 2009. - Vol. 284, N 37. - P. 25149 - 25159.
26. Legembre P., Schickel R., Barnhart B.C., Peter M.E. Identification of SNF1/AMP kinase-related kinase as an NF-kappaB-regulated anti-apoptotic kinase involved in CD95-induced motility and invasiveness // J. Biol. Chem. - 2004. -Vol. 279, N 45. - P. 46742-46747.
27. Lefebvre D.L., Rosen C.F. Regulation of SNARK activity in response to cellular stresses // Biochim. Biophys. Acta. - 2005. -Vol. 1724, N 1-2. - P. 71-85.
28. Rune A., OslerM.E., Fritz T., Zierath J.R. Regulation of skeletal muscle sucrose, non-fermenting 1/AMP-activated protein kinase-related kinase (SNARK) by metabolic stress and diabetes // Diabetologia. - 2009. - Vol. 52, N 10. - P. 2182 - 2189.
29. Kuga W., Tsuchihara K., Ogura T., Kanehara S., Saito M., Suzuki A., Esumi H. Nuclear localization of SNARK; its impact on gene expression // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2008. - Vol. 377, N 4. - P. 1062 - 1066.
30. Tsuchihara K., Ogura T., Fujioka R., Fujii S., Kuga W., Saito M., Ochiya T., Ochiai A., Esumi H. Susceptibility of Snark-deficient mice to azoxymethane-induced colorectal tumorigenesis and the formation of aberrant crypt foci // Cancer Sci. - 2008. - Vol. 99, N 4. - P. 677 - 682.
31. MimeHKO O.r., HBopoBCbmu O.n., naycmoBCbKuu W.O., MimeHKO fl.O, Зaвгоpоднm I.B. !UHpKagiam>m rem ak HyxnHBi MapKepu 6ioHe6e3neKH // 3gopoB'a Ta goBKmna. -2009. - №1 (48). - C. 10 - 17.
32. Lubick N. Nanosilver toxicity: ions, nanoparticles or both? // Environ. Sci. Technol. - 2008. - Vol. 42, N 23. - P. 8617.
33. Sahoo S.K., Parveen S., Panda J.J. The present and future of nanotechnology in human health care // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine. - 2007. - Vol. 3, N 1. -P. 20- 31.
34. Ji J.H., Jung J.H., Kim S.S., Yoon J.U., Park J.D., Choi B.S., Chung Y.H., Kwon I.H., Jeong J., Han B.S., Shin J.H., Sung J.H., Song K.S., Yu I.J. Twenty-eight-day inhalation toxicity study of silver nanoparticles in Sprague-Dawley rats // Inhalation Toxicology. - 2007. - Vol. 19, N 10. - P. 857 - 871.
35. Griffitt R.J., Hyndman K., Denslow N.D., Barber D.S. Comparison of Molecular and Histological Changes in Zebrafish Gills Exposed to Metallic Nanoparticles // Toxicological Sciences. - 2009. - Vol. 107, N 2. - P. 404 - 415.
36. Chen D., Xi T., Bai J. Biological effects induced by nanosilver particles: in vivo study // Biomed. Mater. - 2007. - Vol. 2, N 3. -P. S126 - S128.
37. Benn T.M., Westerhoff P. Nanoparticle silver released into water from commercially available sock fabrics // Environmental Science & Technology. - 2008. - Vol. 42, N 11. -P. 4133 - 4139.
38. Tang J., Xiong L., Wang S., Wang J., Liu L., Li J., Yuan F., Xi T. Distribution, translocation and accumulation of silver nanoparticles in rats // J. Nanosci. Nanotechnol. - 2009. - Vol. 9, N 8. - P. 4924 - 4932.
39. Shimada A, Kawamura N, Okajima M, Kaewamatawong T, Inoue H, Morita T. Translocation pathway of the intratracheally instilled ultrafine particles from the lung into the blood circulation in the mouse // Toxicol. Pathol. - 2006. - Vol. 34, N 7. - P. 949 - 957.
40. Ahamed M., Posgai R., Gorey T.J., Nielsen M., Hussain S.M., Rowe J.J. Silver nanoparticles induced heat shock protein 70, oxidative stress and apoptosis in Drosophila melanogaster //
Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2010. - Vol. 242, N 3. - P. 263 -269.
41. Ringwood A.H., McCarthy M., Bates T.C., Carroll D.L. The effects of silver nanoparticles on oyster embryos // Mar Environ Res. - 2009. - Nov 12. [Epub ahead of print]
42. Powers CM., Wrench N., Ryde I.T., Smith AM., Seidler F.J, Slotkin T.A. Silver impairs neurodevelopment: studies in PC12
cells // Environ Health Perspect. - 2010. - Vol. 118, N 1. -P. 73 - 79.
43. Minchenko O.H., Opentanova I.L., Minchenko D.O., Ogura T., Esumi H. Hypoxia induces transcription of 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 4 gene via hypoxia-inducible factor-1alpha activation // FEBS Lett. - 2004. - Vol. 576, N 1. -P. 14 - 20.
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ЭКСПРЕССИЮ SNF1/AMP-АКТИВУЕМОЙ ПРОТЕИНКИНАЗЫ И КАЗЕИНКИНАЗЫ-1 ЭПСИЛОН В РАЗНЫХ ОРГАНАХ КРЫС
Минченко Д.А., Божко И.В., Зинченко Т.А., Кузнецова А.Ю., Дуган О.М., Яворовский А.П., Минченко А.Г.
Изучали влияние наночастиц серебра на экспрессию SNF1/AMP-aктивиpуемoй протеинкиназы (SNARK) и казеинкиназы-1эпсилон в разных органах крыс. Установлено, что экспрессия мРНК протеинкиназы SNARK и казеинкиназы-1эпсилон существенно нарушается в легких, головном мозге, печени, сердце и почках крыс после одноразового внутритрахеального введения наночастиц серебра. Наиболее выраженные изменения в экспрессии этих генов наблюдались через 1 или 3 дня после введения этих наночастиц. Результаты данной работы свидетельствуют о возможном влиянии наночастиц серебра на важные механизмы регуляции метаболических процессов в клетках на уровне экспрессии генов ключевых протеинкиназ, что может приводить к нарушению сигнальных каскадов в клетках и развитию патологических состояний.
Ключевые слова: протеинкиназа SNARK, казеинкиназа-1 эпсилон, наночастицы серебра, легкие, печень, мозг, крысы.
EFFECT OF SILVER NANOPARTICLES ON THE EXPRESSION OF SNF1/AMP-ACTIVATED PROTEIN KINASE AND CASEIN KINASE-1EPSILON IN DIFFERENT RAT ORGANS
Minchenko D.O., Bozhko I.V., Zinchenko T.O., Kuznetsova A.Y., Duhan O.M., Yavorovsky О^., Minchenko O.H.
Effect of silver nanoparticles on the expression of SNF1/AMP-activated protein kinase and casein kinase-1epsilon in different rat organs was studied. We have shown that the expression of protein kinase SNARK and casein kinase-1epsilon mRNA significantly disturbance in rat lung, brain, liver, heart and kidney after single intratracheally treatment with silver nanoparticles. Maximal affect of silver nanoparticles on the expression of these genes was observed in 1 or 3 days after treatment of rats. Results of this investigation demonstrated that silver nanoparticles can affect some important regulatory mechanisms which control cell metabolism via protein kinase gene expression. Disturbance of this gene expression can destroy the cellular signal pathways and leads to developing of pathological processes.
Key words: protein kinase SNARK, casein kinase-1epsilon, silver nanoparticles, lung, liver, brain, rats.
