CC BY
28
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
УДК: 571.27 DOI: 10.12737/article_59c4d03d599509.68862815
ВЗАИМОСВЯЗЬ СУПРЕССОРА ЦИТОКИНОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ SOCS4 С ОТДЕЛЬНЫМИ
ФАКТОРАМИ, РЕГУЛИРУЮЩИМИ ПРОЛИФЕРАЦИЮ И КЛЕТОЧНУЮ ГИБЕЛЬ
У ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ЛИЦ
И.В. ТЕРЕХОВ, О.В. ГУК, С.С. БОНДАРЬ, В.К. ПАРФЕНЮК
Тульский государственный университет, ул. Болдина, 128, Тула, 300028, Россия
Аннотация. Несмотря на важную роль JAK/STA T/SOCS-сигнального пути в обеспечении клеточной реактивности на различные сигналы внешней среды, роль и взаимосвязи супрессоров цитокиновой сигнализации, в частности, протеина SOCS4, с регуляторными и эффекторными молекулами, контролирующими пролиферацию и клеточную смерть, исследовано недостаточно полно.
Цель исследования изучение характера взаимосвязи содержания в мононуклеарных клетках периферической крови супрессора цитокиновой сигнализации SOCS4 и регуляторов пролиферации и клеточной гибели.
Материал и методы исследования. В ядерно-цитоплазматических лизатах мононуклеарных клеток периферической крови методом ИФА оценивали активность каспазы-3, концентрацию SOCS4, ATG12, PP2CA, HIPK2, уровень фосфорилированной по серину в положении 46 формы белкаp53, фосфорилиро-ванной по треонину/серину в положении 181/182 протеинкиназы р38, фосфорилированной по серину в положении 32 формы протеинкиназы ERK.
Результаты исследования показали, что возрастание содержания в клетке SOCS4 сопровождается статистически значимым повышением активности каспазы-3, увеличением содержания фосфатазы РР2СА, снижением уровня HIPK2. Указанные изменения проявлялись дефосфорилированием протеин-киназ р38, ERK и протеина р53. Полученные результаты доказывают, что супрессор цитокиновой сигнализации SOCS4 вовлечен в регуляцию физиологических процессов, опосредуемых МАРК/SAPK-сигнальным путем, в частности, воспаления, пролиферации и клеточной гибели (апоптоза и макроауто-фагии).
Ключевые слова: SOCS4, апоптоз, аутофагия, p53,р38МАРК, ERK, МНК.
THE INTERCONNECTION OF SUPPRPRESSOR OF SOCS4 CYTOKINE SIGNALING WITH SELECTED FACTORS REGULATING THE PROLIFERATION AND CELLULAR DEATH
IN PRACTICALLY HEALTHY PEOPLE
I.V. TEREKHOV, O.V. GUK, S.S. BONDAR, V.K. PARFENYUK
Tula State University, ul. Boldina, 128, Tula, 300028, Russia
Abstract. Despite the important role of the JAK/STAT/SOCS-signaling pathway in providing cell reactivity to different signals of the external environment, the role and relationship of suppressors of cytokine signaling, in particular, the protein SOCS4, with regulatory and effector molecules that control proliferation and cell death, was studied insufficiently.
The research purpose was to study the nature of the relationship of content in the mononuclear cells of peripheral blood suppressor of cytokine signaling SOCS4 and regulators of proliferation and cell death.
Material and methods. The caspase-3 activity, the concentration of SOCS4, ATG12, PP2CA, HIPK2, h53 (pS46), p38, ERK1/2 was evaluated by ELISA in nuclear-cytoplasmic lysates of mononuclear cells of peripheral blood.
The results of the study revealed that increasing the content in the cell SOCS4 accompanied by a statistically significant increase in the activity of caspase-3, increase in the content of РР2СА phosphatase decreasing levels of HIPK2. These changes were manifested by dephosphorylation of protein kinases P38, ERK, and p53 protein. The results demonstrate that the suppressor of cytokine signaling SOCS4 is involved in regulation of physiological processes mediated MARK/SAPK signaling by, inter alia, inflammation, proliferation, and cell death (apoptosis and macro-autophagy).
Key words: SOCS4, apoptosis, autophagy, p53, р38МАРК, ERK.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
Введение. Реактивность иммунокомпетентных клеток в значительной мере определяется состоянием внутриклеточных биохимических путей, из которых JAK/STAT/SOCS-сигнальный путь наиболее важен для обеспечения надлежащей клеточной реакции на информационные сигналы - цитокины и факторы роста [б, 7]. Обеспечивая активацию программ саногенеза, упомянутый механизм играет ключевую роль в развитии и поддержании адаптивного иммунного ответа [1, 2]. При этом регуляция воспалительной реакции, инициированной цитокинами, также осуществляется семейством супрессоров цитокиновой сигнализации, представленным белками SOCS1-7 и PIAS. Вместе с тем, SOCS белки, как показывают результаты проводимых исследований, также играют важную роль в регуляции апоптоза и аутофагии, регулируя процессы старения и обновления тканей, а также их метаболизм [З, 4]. В частности, установлена возможность белка SOCS4 регулировать функциональное состояние мононуклеарных клеток цельной крови за счет изменения их чувствительности к липополисахаридам бактерий и инсулину [З, S]. Изменение реактивности клетки на внешние стимулы, может сопровождаться инициацией различных процессов, в том числе, пролиферации, дифференцировки, либо клеточной гибели. При этом в регуляции программ апопоза и аутофагии, а также пролиферации, воспаления и дифференцировки, ключевую роль играет протеин рЗЗ, функциональное состояние которого определяется характером посттрансляционной модификации [9]. Повышение устойчивости белка рЗЗ к деградации, за счет стабилизации его структуры при взаимодействии с протеинами OTUD5 и HIPK2, является одним из механизмов поддержания баланса пролиферации и клеточной гибели [10, 11]. В настоящее время установлено, что в регуляции макроауто-фагии, ключевая роль отводится белкам семействаATG, в частности, ATG12 иATG3, продукция которых находится под контролем MAPK/SAPK-сигнального пути [12, 1З]. Напротив, в процессе апоптоза ключевую роль играют каспазы, активация которых так же может быть инициирована через MAPK/SAPK-сигнальный путь, путем посттрансляционной модификации протеина рЗЗ.
Показано, что в физиологических условиях MAPK/SAPK-сигнальный путь принимает непосредственное участие в регуляции активности процессов клеточной пролиферации, аутофагии и апоптоза в ответ на управляющие сигналы цитокинов и митогенов, в первую очередь за счет модуляции активности протеина рЗЗ [1З, 14]. Результаты исследований свидетельствуют о том, что указанные процессы контролируются негативными регуляторами, в том числе фосфатазой PP2CA [13].
Таким образом, в иммунокомпетентных клетках JAK/STAT/SOCS и MAPK/SAPK-сигнальный путь являясь регуляторами реактивности в отношении внешних сигналов, осуществляют совместный контроль ключевых внутриклеточных процессов [3, 1З, 1б, 17]. При этом негативные регуляторы сигнальных путей, возможно, обладают модулирующим влиянием на пролиферативную и метаболическую активность различных типов клеток. Вместе с тем, не смотря на многочисленные публикации, в настоящее время взаимосвязи между негативными регуляторами MAPK/SAPK-сигнального пути и JAK/STAT, а также роль супрессоров цитокиновой сигнализации в модуляции процессов пролиферации и клеточной гибели изучены недостаточно полно, в связи с чем, целью настоящего исследования явилось изучение взаимосвязи содержания в мононуклеарных клетках цельной крови практически здоровых лиц супрессо-ра цитокиновой сигнализации SOCS4 и уровня протеинов ATG12, HIPK2, PP2CA, активности каспазы-З, степени фосфорилирования белка рЗЗ, протеинкиназ р38 и ERK.
Материалы и методы исследования. В соответствии с целью исследования обследовано 103 практически здоровых молодых мужчин в возрасте 2З±З года из числа доноров крови. Материалом исследования служила венозная кровь, забиравшаяся из локтевой вены.
Для получения фракции мононуклеарных клеток периферической крови (МНК) 4 мл цельной крови наслаивали на раствор фиколл-верографина (р=1,077, МедБиоСпектр, Россия) с последующим центрифугированием при 3000 об/мин. в течение 30 мин. Выделенные МНК дважды отмывали в фосфатно-солевом буфере и 1 мл клеточной суспензии, содержащей 3*10б клеток, лизировали, используя раствор следующего состава (Sigma-Aldrich, США): 10 mM Tris, pH 7,4; 100 mMNaCl, 1 mMEDTA, 1 mMEGTA, 1 mMNaF, 20 mMNa4P2O7, 2 mM Na3VO4, 1% Triton X-100, 10% глицерола, 0,1% SDS, 0,3% деоксихолата, 1 mM PMSF (матричный 0,3 М раствор в DMSO). В лизирующий раствор добавляли (ex temporo) 1% коктейля ингибитора протеаз (Sigma-Aldrich, США), выдерживали на льду (при t=+4-3°C) в течение 13 мин., аликвотировали и замораживали при -7б0С.
В полученных лизатах методом ИФА оценивали концентрацию (нг/мл) белков SOCS4, ATG12, HIPK2, PP2CA. Кроме того, определяли уровень фосфорилирования (в условных единицах на нг белка -ед/нг) по треонину/тирозину в положении 1S0/1S2 митоген-активируемой протеинкиназы р38, по тирозину/треонину в положении 202/204 протеинкиназы ERK (изоформы 1 и 2), по серину в положении 4б протеина рЗЗ. Активность каспазы-З (КЗ) выражали в условных единицах (ед.).
Иммуноферментный анализ проводили на анализаторе Personal LAB (Adaltis Italia S.p.A., Италия): разрешение фотометрирования не меньше 0,001 ед. оптической плотности (0,03%) и точность измерения оптической плотности не меньше 0,3%. Подсчет и анализ жизнеспособности клеток выполняли на счетчике клеток TC20 (Bio-Rad, США). Жизнеспособность выделенных МНК превышала 90%.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
Статистическую обработку осуществляли с применением программы Statistica 7.0, при этом рассчитывали медиану выборки; 10, 25, 75, 90 процентили (10%, 25%, 75%, 90%). Статистическую значимость (р) межгрупповых различий в несвязанных выборках оценивали с помощью ^-критерия Манна-Уитни, в связанных - с использованием Т-критерия Уилкоксона.
Результаты и их обсуждение. Проведенный анализ показал, что содержание фактора SOCS4 в МНК у обследованных лиц составило в среднем 1,32 нг/мл, при этом значение 10-го процентиля выборки составило 1,19 нг/мл, 90-го - 1,53 нг/мл. Полученные результаты позволили сформировать три исследуемые группы соответствующие низкому, среднему и высокому содержанию в МНК протеина SOCS4.
В первую группу (группа №1) включены образцы, с концентрацией SOCS4 менее 1,19 нг/мл (n=19), во вторую (группа №2) - в диапазоне 1,19-1,53 нг/мл (n=72), в третью (группа №3) - образцы с концентрацией SOCS4 более 1,53 нг/мл (n=14).
Содержание исследованных факторов в группах представлено в табл.1.
Таблица 1
Уровень исследованных факторов в подгруппах исследования в зависимости от содержания
в МНК SOCS4
Фактор Группа № 1 Группа № 2 Группа № 3
X Me (25%; 75%) X Me (25%; 75%) X Me (25%; 75%)
p38, ед/нг 0,38 0,39 (0,22; 0,52) 0,74 0,44 (0,34; 1,14) 0,35 0,31 (0,29; 0,45)
ERK1/2, ед/нг 2,17 2,15 (2,11; 2,22) 2,49 2,11 (1,85; 3,31) 1,7 2,0 (0,73; 2,3)
Каспаза-3, ед. 0,73 0,74 (0,71; 0,76) 1,06 0,87 (0,61; 1,55) 1,38 1,63 (0,74; 1,78)
ATG12, нг/мл 0,18 0,18 (0,13; 0,23) 0,13 0,12 (0,1; 0,15) 0,15 0,14 (0,13; 0,17)
OTUD5, нг/мл 0,59 0,55 (0,38; 0,81) 0,62 0,67 (0,39; 0,8) 0,57 0,65 (0,33; 0,73)
HIPK2, нг/мл 0,83 0,83 (0,79; 0,87) 0,71 0,77 (0,57; 0,83) 0,57 0,55 (0,45; 0,72)
PP2CA, нг/мл 0,65 0,65 (0,64; 0,66) 0,81 0,76 (0,58; 0,97) 0,94 0,84 (0,69; 1,3)
р53, ед/нг 0,7 0,7 (0,68; 0,72) 0,79 0,83 (0,76; 0,85) 0,67 0,68 (0,48; 0,86)
SOCS4 0,66 0,68 (0,43; 0,9) 1,21 1,2 (1,11; 1,5) 1,7 1,69 (1,5; 1,9)
Результаты корреляционного анализа исследованных показателей в группе с низким уровнем SOCS4 представлены в табл. 2.
Таблица 2
Взаимосвязи исследованных факторов в группе с низким содержанием в МНК протеина SOCS4
p38 ERK КЗ ATG12 OTUD5 HIPK2 PP2CA p53 SOCS4
рЗ8 -0,77 -0,44 -0,67 -0,69 0,59 -0,42 0,69 0,68
ERK -0,77 -0,11 0,66 0,68 0,04 -0,14 -0,69 -0,64
K3 -0,44 -0,11 0,25 0,38 -0,68 0,63 -0,39 -0,29
ATG12 -0,67 0,66 0,25 0,69 -0,43 0,23 -0,69 -0,7
OTUD5 -0,69 0,68 0,38 0,69 -0,55 0,36 -0,8 -0,69
HIPK2 0,59 0,04 -0,68 -0,43 -0,55 -0,87 0,55 0,46
PP2CA -0,42 -0,14 0,63 0,23 0,36 -0,87 -0,37 -0,27
p53 0,69 -0,69 -0,39 -0,69 -0,8 0,55 -0,37 0,69
SOCS4 0,78 -0,64 -0,29 -0,7 -0,69 0,46 -0,27 0,69
Примечание: жирным шрифтом выделены коэффициенты корреляции с уровнем значимости /><0,05
Проведенный корреляционный анализ исследованных показателей в группе с низким содержанием SOCS4 свидетельствует о сильной положительной взаимосвязи данного фактора со степенью фосфо-рилирования протеина р53 и протеинкиназы р38, умеренной положительной связи с уровнем HIPK2 и сильной отрицательной с активностью протеинкиназы ERK1/2, содержанием протеинов ATG12 и OTUD5, указывая на тесную связь SOCS4 с активностью МАРК/SAPK сигнального пути и процессами про-сттрансляционной модификации субстратов.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
Результаты анализа свидетельствуют о том, что активность протеинкиназы р38 находится в сильной положительной взаимосвязи с фосфорилированием протеина р53, умеренной с уровнем HIPK2 и сильной отрицательной с содержанием ATG12, OTUD5 и фосфорилированием протеинкиназы ERK1/2. При этом в данной группе взаимосвязь протеинкиназ р38 и ERK1/2 друг с другом и остальными исследованными факторами носит оппозитный характер. Напротив, содержание OTUD5 и ATG12 в данной группе находится в тесной положительной корреляции друг с другом и однонаправлено взаимосвязано с остальными исследованными факторами. Проведенный анализ также свидетельствует об активирующем влиянии белка ATG12 на уровень фосфорилирования протеинкиназы ERK, и подавляющем - в отношении активности р38.
Анализ корреляций активности каспазы-3 показал тесную положительную взаимосвязь с содержанием в клетке фосфатазы РР2СА и отрицательную с HIPK2. При этом активность каспазы-3 находится в слабой зависимости от уровня ATG12, OTUD5 и фосфорилированияp53.
Результаты анализа взаимосвязей ключевого регулятора р53, свидетельствуют о тесной положительной взаимосвязи уровня его фосфорилирования с активность протеинкиназы р38 и уровнем SOCS4, а также сильной положительной взаимосвязи с уровнем HIPK2, при сильной отрицательной корреляции с активностью ERK1/2 и содержанием в клетке факторов ATG12 и ОТUD5. Таким образом, активность р53 в группе с низким уровнем SOCS4 может поддерживаться протеинкиназами HIPK2 и p38, что на фоне низкой активности кспазы-3, а также повышенного содержания протеина ATG12 способствует ограничению апоптоза в пользу аутофагии.
Результаты корреляционного анализа в подгруппе №2 представлены в табл. 3.
Таблица 3
Взаимосвязи исследованных факторов в группе со средним содержанием в МНК протеина SOCS4
рЗ8 ERK КЗ ATG12 OTUD5 HIPK2 PP2CA р5З SOCS4
рЗ8 - 0,13 0,13 0,03 0,12 -0,02 -0,33 0,0S 0,0б
ERK 0,13 - 0,55 0,62 -0,33 0,51 0,32 0,8 0,22
Ю 0,13 0,55 - 0,0S -0,73 -0,12 -0,09 0,82 0,75
ATG12 0,03 0,62 0,0S - -0,12 0,1S -0,1б 0,33 -0,43
OTUD5 0,12 -0,33 -0,73 -0,12 - 0,3S 0,22 -0,42 -0,58
HIPK2 -0,02 0,51 -0,12 0,1S 0,3S - 0,64 0,23 -0,1б
PP2CA -0,33 0,32 -0,09 -0,1б 0,22 0,64 - 0,32 0,2S
р5З 0,0S 0,8 0,82 0,33 -0,42 0,23 0,32 - 0,61
SOCS4 0,0б 0,22 0,75 -0,43 -0,58 -0,1б 0,2S 0,61 -
Примечание: жирным шрифтом выделены коэффициенты корреляции с уровнем значимости р<0,05
Результаты корреляционного анализа в подгруппе со средним содержанием SOCS4 свидетельствуют о сильной положительной взаимосвязи его уровня с активностью каспазы-3 и фосфорилированием р53 и умеренной отрицательной взаимосвязи с ATG12 и OTUD5. При этом взаимосвязь степени фосфорилирования протеинкиназ р38 и ERK1/2 с содержанием SOCS4 в данной группе была минимальной. На этом фоне активность р53 находилась в тесной положительной взаимосвязи с активностью протеинкиназы ERK1/2 и каспазы-3 и отрицательной с уровнем OTUD5. Проведенный анализ так же выявил сохранение положительной взаимосвязи активности протеинкиназы ERK1/2 с содержанием в МНК протеина ATG12.
Результаты исследования показали, что повышение содержания в клетке SOCS4 от минимального уровня до средних значений сопровождается увеличением уровня фосфорилирования протеинкиназ р38 и ERK1/2 на 94,7 (р=0,001) и 14,7% (р=0,044) соответственно, р53 на 12,9% (р=0,051), активности каспазы-3 на 45,2% (р=0,013). При этом по мере увеличения содержания в клетке SOCS4 также повышается уровень фосфатазы РР2СА на 24,6% (р=0,03) и OTUD5 на 5,1% (р=0,12). Данные изменения сопровождались снижением уровня ATG12 на 27,8% (р=0,021) и HIPK2 на 14,5% (р=0,045).
Таким образом, средний уровень SOCS4 ассоциирован с повышенной активностью МАРК/SAPK-сигнального пути и протеина р53, а так же стимуляцией механизмов апоптоза в МНК.
Результаты корреляционного анализа в подгруппе №3 представлены в табл. 4.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
Таблица 4
Взаимосвязи исследованных факторов в группе с высоким содержанием в МНК протеина SOCS4
p38 ERK К3 ATG12 OTUD5 HIPK2 PP2CA p53 SOCS4
p38 - 0,46 0,7 0,5 0,72 0,85 0,77 0,17 -0,58
ERK 0,46 - 0,83 0,43 0,81 0,67 0,08 0,85 0,31
K3 0,7 0,83 - 0,7 0,9 0,77 0,43 0,79 -0,04
ATG12 0,5 0,43 0,7 - 0,72 0,85 0,81 0,14 -0,72
OTUD5 0,72 0,81 0,9 0,72 - 0,88 0,47 0,76 -0,09
HIPK2 0,85 0,67 0,77 0,85 0,88 - 0,77 0,43 -0,48
PP2CA 0,77 0,08 0,43 0,81 0,47 0,77 - -0,21 -0,82
p53 0,17 0,85 0,79 0,14 0,76 0,43 -0,21 - 0,58
SOCS4 -0,58 0,31 -0,04 -0,72 -0,09 -0,48 -0,82 0,58 -
Примечание: жирным шрифтом выделены коэффициенты корреляции с уровнем значимости /><0,05
Анализ содержания исследуемых факторов в группе №3, в сравнении с предыдущей группой, показал, что повышенный уровень SOCS4 сопровождается увеличением содержания в МНК фосфатазы РР2СА на 16,0% (р=0,046), фактора ATG12 на 15,4% (р=0,051), ростом активности каспазы-3 на 30,2% (р=0,032). Вышеуказанные изменения сопровождались снижением содержания в МНК протеинкиназы HIPK2 на 19,7% (р=0,047), фактора OTUD5 на 8,1% (р=0,1), а также уменьшением степени фосфорили-рования протеинкиназыр38 на 52,7% (р=0,02), ERK1/2 на 31,7% (р=0,043), а белкар53 на 15,2% (р=0,09).
Результаты корреляционного анализа выявили сильную отрицательную взаимосвязь содержания 80С84 и активности протеинкиназыр38, а также РР2СА, HIPK2 и ATG12, на фоне положительной взаимосвязи фосфорилирования р53 и SOCS4. В свою очередь уровень фосфорилирования р53 положительно связан с содержанием в МНК протеина OTUD5, протеинкиназы ШPK2, а также уровнем фосфорилирования протеинкиназы ERK1/2 и активностью каспазы-3. Уровень фосфатазы РР2СА в данной подгруппе отличается сильной положительной взаимосвязью с уровнем фосфорилирования р38, содержанием HIPK2 и ATG12. При этом содержание последнего фактора характеризуется сильной положительной взаимосвязью с уровнем OTUD5, ШPK2, PP2CA, фосфорилированиемр38 и активностью каспазы-3.
Таким образом, повышенный уровень SOCS4 ассоциируется со снижением активности протеинки-наз р38 и £ЛО/2, а также белка р53 наблюдающемся на фоне повышенного уровня фосфатазы РР2СА. Оказывая негативное влияние на активность JAK/STAT сигнального пути, за счет дефосфорилирования сигнальных трансдукторов и активаторов транскрипции (STAT-факторов), SOCS4 также способствует повышению содержания в клетке негативного регулятора активности МАРК/SAPK-сигнального пути -фосфатазы РР2СА, что в конечном итоге приводит к снижению активности терминальных протеинкиназ р38 и ERK1/2, а также к подавлению фосфорилирования р53 [18, 19]. При этом снижение содержания в МНК протеинкиназы HIPK2, специфически фосфорилирующей протеин р53 по остаткам серина в положении 46, способствует ускорению его деградации, дефосфорилированию и сокращению времени нахождения протеина в функционально активном состоянии [10, 19].
Проведенный анализ показал, что противовоспалительное действие SOCS4 может определяться его негативным влиянием на уровень фосфорилирования протеинкиназы р38, способным понижать чувствительность иммунокомпетентных клеток к цитокинам ответа острой фазы (в первую очередь ИЛ-1@ и ФНОа), митогенам и липополисахариду бактерий. Кроме того противовоспалительное действие SOCS4 может определяться активаций каспазы-3, способствующей апоптозу активированных иммунокомпетентных клеток, в том числе, являющихся аутореактивными и гиперреактивными [3, 5, 18].
Влияние SOCS4 на процессы пролиферации и клеточной гибели определяется его отрицательной взаимосвязью с уровнем ATG12 и положительной - с уровнем фосфорилирования р53, а также активностью каспазы-3. Кроме того, SOCS4 оказывает влияние на процессы пролиферации, апоптоза и аутофа-гии модифицируя степень фосфорилирования протеинкиназы ERK, очевидно через фосфатазу РР2СА [15, 20-22].
Анализ полученных результатов указывает на то, что М4РК/SAPK-сигнальный путь вовлечен в регуляцию процессов пролиферации, апоптоза и аутофагии, компоненты которого имеют тесные связи с активностью протеина р53 и каспазы-3, протеинами ATG12 и OTUD5, протеинкиназой HIPK2 вне зависимости от содержания в клетке SOCS4. Вместе с тем, проведенный анализ показал, что возрастание содержания в клетке SOCS4 сопровождается статистически значимым пропорциональным повышением активности каспазы-3, увеличением содержания в МНК негативного регулятора МАРК/SAPK-
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
сигнального пути - фосфатазы РР2СА, и снижением уровня протеинкиназы HIPK2. Указанные изменения сопровождаются снижением уровня фосфорилирования терминальных протеинкиназ МАРК/БАРК-сигнального пути, в особенности, ERK. При этом низкая активность данных протеинкиназ, способствует снижению экспрессии генов Atg, и соответствующей динамике уровня ATG12, наблюдаемой у обследованных.
В данных условиях, очевидно, что снижение активности МАРК/БАРК-сигнального пути при повышении в клетках содержания SOCS4 определяет изменение их чувствительности к митогенам, факторам роста и цитокинам, что может являться одним из механизмов противовоспалительного действия SOCS4, не связанного с его влиянием на JAK/STAT-сигнальный путь. При этом очевидно, что SOCS4 также вовлечен в регуляцию механизмов клеточной гибели, способствуя реализации программ апоптоза или аутофагии, в зависимости его содержания в клетке, за счет модулирующего влияния на процессы посттрансляционной модификации протеина р53, опосредуемого протеинкиназой HIPK2.
Полученные результаты доказывают, что супрессор цитокиновой сигнализации SOCS4 вовлечен в регуляцию физиологических процессов, опосредуемых МАРК/S4PK-сигнальным путем, в частности, воспаления, пролиферации и клеточной гибели. Данный фактор может являться мишенью терапевтического воздействия с целью регуляции продолжительности клеточной жизни и стимуляции процессов са-ногенеза.
Литература
1. Бондарь С.С., Логаткина А.В., Терехов И.В. Состояние MAPK/SAPK-сигнального пути в агра-нулоцитах цельной крови в постклиническом периоде инфекционно-воспалительного процесса под влиянием низкоинтенсивного электромагнитного излучения частотой 1000 МГц // Вестник новых медицинских технологий. 2016. Т. 23, № 1. С. 142-150. DOI: 10.12737/185000.
2. Воеводин А.А., Бондарь С.С., Терехов И.В. Терминальные компоненты IL1/TOLL и NF-KB сигнальных путей в мононуклеарах цельной крови у реконвалесцентов пневмонии и возможность их коррекции низкоинтенсивным излучением частотой 1 ГГц // Вестник новых медицинских технологий. 2016. Т. 23, № 3. С. 122-129. DOI: 10.12737/21757.
3. Минеев В.Н., Сорокина Л.Н., Лим В.В. Роль SOCS-белков в негативной регуляции JAK-STAT сигнализации // Цитокины и воспаление. 2012. Т. 11, №2. С. 14-22.
4. Солодухин К.А., Никифоров В.С., Громов М.С., Парфенюк В.К., Бондарь С.С., Терехов И.В. Влияние низкоинтенсивного СВЧ-облучения на внутриклеточные процессы в мононуклеарах при пневмонии // Медицинская иммунология. 2012. Т.14, №6. С. 541-544.
5. Терехов И.В., Бондарь С.С., Хадарцев А.А. Состояние рецепторзависимых сигнальных путей в агранулоцитах периферической крови реконвалесцентов внебольничной пневмонии под влиянием микроволнового излучения // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2016. Т. 93, №3. С. 23-28.
6. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Функциональное состояние клеток цельной крови при внебольничной пневмонии и его коррекция СВЧ-излучением // Фундаментальные исследования. 2014. № 10 (4). С. 737-741.
7. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Продукция цитокинов клетками цельной крови реконвалесцентов внебольничной пневмонии под влияниям низкоинтенсивного СВЧ-облучения // Вестник новых медицинских технологий (электронный журнал). 2014. Публикация 2-57. URL: http://medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2014-1/4815.pdf (дата обращения 30.06.2014). DOI: 10.12737/5025.
8. Au V., Tsang F.H., Man K., Fan S.T., Poon R.T.P., Lee N.P. Expression of ankyrin repeat and SOCS box containing 4 (asb4) confers migration and invasion properties of hepatocellular carcinoma cells // Bioscience Trends. 2014. Vol. 8, № 2. Р. 101-110.
9. Avdi N.J., Malcolm K.C., Nick J.A., Worthen G.S. A role for protein phosphatase-2A in p38 mitogen-activated protein kinase-mediated regulation of the c-Jun NH(2)-terminal kinase pathway in human neutrophils // J Biol Chem. 2002. Vol. 277, №43. Р. 40687-40696.
10. Feng X., Leng J., Tang H., Jiang Q. Suppressors of cytokine signaling (SOCS) and type 2 diabetes // Molecular Biology Reports. 2014. Vol. 41, № 4. Р. 2265-2274.
11. Kedzierski L., Linossi E.M., Kolesnik T.B., Day E.B., Bird N.L., Kile B.T., Belz G.T., Metcalf D., Nicola N.A., Kedzierska K., et al. Suppressor of cytokine signaling 4 (SOCS4) protects against severe cytokine storm and enhances viral clearance during influenza infection // PLoS Pathog. 2014. Vol. 10, № 5. e1004134.
12. Luo J., Lu Z., Lu X. OTUD5 Regulates p53 Stability by Deubiquitinating p53. Hofmann T.G., ed. // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, №10. e77682. DOI:10.1371/journal.pone.0077682.
13. Martinez-Lopez N., Athonvarangkul D., Mishall P., Sahu S., Singh R. Autophagy proteins regulate ERK phosphorylation // Nature Communications. 2013. Vol. 4. Р. 2799. DOI:10.1038/ncomms3799.
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ, электронный журнал - 2017 - N 3 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
14. Nardinocchi L., Puca R., Givol D., D'Orazi G. HIPK2-a therapeutical target to be (re)activated for tumor suppression: role in p53 activation and HIF-1a inhibition // Cell Cycle. 2010. Vol. 9, №7. Р. 1270-1275.
15. Netea-Maier R.T., Plantinga T.S., van de Veerdonk F.L., Smit J.W., Netea M.G. Modulation of inflammation by autophagy: Consequences for human disease // Autophagy. 2016. Vol. 12, №2. Р. 245-260. DOI:10.1080/15548627.2015.1071759.
16. Nick J.A., Young S.K., Brown K.K., Avdi N.J., Arndt P.G., Suratt B.T., Janes M.S., Henson P.M., Worthen G.S. Role of p38 mitogen-activated protein kinase in a murine model of pulmonary inflammation // J Immunol. 2000. Vol. 164, №4. Р. 2151-2159.
17. Pupjalis D., Goetsch J., Kottas D.J., Gerke V., Rescher U. Annexin a1 released from apoptotic cells acts through formyl peptide receptors to dampen inflammatory monocyte activation via JAK/STAT/SOCS signalling // EMBO Molecular Medicine. 2011. Vol. 3, №2. Р. 102-114.
18. Ratovitski E.A. Tumor Protein (TP)-p53 Members as Regulators of Autophagy in Tumor Cells upon Marine Drug Exposure // Mar Drugs. 2016. Vol. 14, № 8. P. 154.
19. Romanov J., Walczak M., Ibiricu I. Mechanism and functions of membrane binding by the Atg5-Atg12/Atg16 complex during autophagosome formation // The EMBO journal. 2012. Vol. 31, № 22. Р. 43044317. DOI:10.1038/emboj.2012.278.
20. Wang Y., Debatin K-M., Hug H. HIPK2 overexpression leads to stabilization of p53 protein and increased p53 transcriptional activity by decreasing Mdm2 protein levels // BMC Molecular Biology. 2001. Vol. 2. P. 8. DOI:10.1186/1471-2199-2-8.
21. Yoshimura A., Naka T., Kubo M. SOCS proteins, cytokine signalling and immune regulation // Nat. Rev. Immunol. 2007. Vol. 7. Р. 454-465.
22. Zhong W., Zhu H., Sheng F. Activation of the MAPK11/12/13/14 (p38 MAPK) pathway regulates the transcription of autophagy genes in response to oxidative stress induced by a novel copper complex in HeLa cells // Autophagy. 2014. Vol. 10, №7. Р. 1285-1300. DOI:10.4161/auto.28789.
References
1. Bondar' SS, Logatkina AV, Terekhov IV. Sostoyanie MAPK/SAPK-signal'nogo puti v agranulotsi-takh tsel'noy krovi v postklinicheskom periode infektsionno-vospalitel'nogo protsessa pod vliyaniem nizkointen-sivnogo elektromagnitnogo izlucheniya chastotoy 1000 MGts [The state of the MAPK / SAPK signaling pathway in agranulocytes of whole blood in the post-clinical period of the infectious-inflammatory process under the influence of low-intensity electromagnetic radiation of frequency 1000 MHz] Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2016;23(1):142-50. Russian.
2. Voevodin AA, Bondar' SS, Terekhov IV. Terminal'nye komponenty IL1/TOLL i NF-KB signal'nykh putey v mononuklearakh tsel'noy krovi u rekonvalestsentov pnevmonii i vozmozhnost' ikh korrektsii nizkointen-sivnym izlucheniem chastotoy 1 GGts [erminal components of IL1 / TOLL and NF-KB signaling pathways in whole blood mononuclear cells in pneumonia convalescents and the possibility of their correction by low-intensity radiation at a frequency of 1 GHz]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2016;23(3):122-9. Russian.
3. Mineev VN, Sorokina LN, Lim VV. Rol' SOCS-belkov v negativnoy regulyatsii JAK-STAT signali-zatsii [Role of SOCS proteins in the negative regulation of JAK-STAT signaling]. Tsitokiny i vospalenie. 2012;11(2):14-22. Russian.
4. Solodukhin KA, Nikiforov VS, Gromov MS, Parfenyuk VK, Bondar' SS, Terekhov IV. Vliyanie niz-kointensivnogo SVCh-oblucheniya na vnutrikletochnye protsessy v mononuklearakh pri pnevmonii [Influence of low-intensity microwave irradiation on intracellular processes in mononuclears in pneumonia]. Meditsinskaya immunologiya. 2012;14(6):541-4. Russian.
5. Terekhov IV, Bondar' SS, Khadartsev AA. Sostoyanie retseptorzavisimykh signal'nykh putey v agra-nulotsitakh perifericheskoy krovi rekonvalestsentov vnebol'nichnoy pnevmonii pod vliyaniem mikrovolnovogo izlucheniya [Condition of receptor-dependent signaling pathways in peripheral blood agranulocytes of convalescents of community-acquired pneumonia under the influence of microwave radiation]. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoy fizicheskoy kul'tury. 2016;93(3):23-8. Russian.
6. Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov VS, Bondar' SS. Funktsional'noe sostoyanie kletok tsel'noy krovi pri vnebol'nichnoy pnevmonii i ego korrektsiya SVCh-izlucheniem [Functional state of whole blood cells in community-acquired pneumonia and its correction by microwave radiation]. Fundamental'nye issledovaniya. 2014;10 (4):737-41. Russian.
7. Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov VS, Bondar' SS. Produktsiya tsitokinov kletkami tsel'noy krovi rekonvalestsentov vnebol'nichnoy pnevmonii pod vliyaniyam nizkointensivnogo SVCh-oblucheniya [Production of cytokines by whole blood cells of convalescents of community-acquired pneumonia under the influence of low-intensity microwave radiation]. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy (elektronnyy zhurnal). 2014 [cited 2014 Jun 30].Russian. Available from: http://medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2014-1/4815.pdf.
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ, электронный журнал - 2017 - N 3 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES, eEdition - 2017 - N 3
8. Au V, Tsang FH, Man K, Fan ST, Poon RTP, Lee NP. Expression of ankyrin repeat and SOCS box containing 4 (asb4) confers migration and invasion properties of hepatocellular carcinoma cells. Bioscience Trends. 2014;8(2):101-10.
9. Avdi NJ, Malcolm KC, Nick JA, Worthen GS. A role for protein phosphatase-2 A in p38 mitogen-activated protein kinase-mediated regulation of the c-Jun NH(2)-terminal kinase pathway in human neutrophils. J Biol Chem. 2002;277(4):40687-96.
10. Feng X, Leng J, Tang H, Jiang Q. Suppressors of cytokine signaling (SOCS) and type 2 diabetes. Molecular Biology Reports. 2014;41(4):2265-74.
11. Kedzierski L, Linossi EM, Kolesnik TB, Day EB, Bird NL, Kile BT, Belz GT, Metcalf D, Nicola NA, Kedzierska K, Suppressor of cytokine signaling 4 (SOCS4) protects against severe cyto-kine storm and enhances viral clearance during influenza infection. PLoS Pathog. 2014;10(5). e1004134.
12. Luo J, Lu Z, Lu X. OTUD5 Regulates p53 Stability by Deubiquitinating p53. Hofmann T.G. PLoS ONE. 2013;8(10). e77682. DOI:10.1371/journal.pone.0077682.
13. Martinez-Lopez N, Athonvarangkul D, Mishall P, Sahu S, Singh R. Autophagy proteins regulate ERK phosphorylation. Nature Communications. 2013;4:2799. DOI:10.1038/ncomms3799.
14. Nardinocchi L, Puca R, Givol D, D'Orazi G. HIPK2-a therapeutical target to be (re)activated for tumor suppression: role in p53 activation and HIF-1a inhibition. Cell Cycle. 2010;9(7):1270-5.
15. Netea-Maier RT, Plantinga TS, van de Veerdonk FL, Smit JW, Netea MG. Modulation of inflammation by autophagy: Consequences for human disease. Autophagy. 2016;12(2):245-60. DOI:10.1080/15548627.2015.1071759.
16. Nick JA, Young SK, Brown KK, Avdi NJ, Arndt PG, Suratt BT, Janes MS, Henson PM, Worthen GS. Role of p38 mito gen-activated protein kinase in a murine model of pulmonary inflammation. J Immunol. 2000;164(4):2151-9.
17. Pupjalis D, Goetsch J, Kottas DJ, Gerke V, Rescher U. Annexin a1 released from apoptotic cells acts through formyl peptide receptors to dampen inflammatory monocyte activation via JAK/STAT/SOCS signaling. EMBO Molecular Medicine. 2011;3(2):102-14.
18. Ratovitski EA. Tumor Protein (TP)-p53 Members as Regulators of Autophagy in Tumor Cells upon Marine Drug Exposure. Mar Drugs. 2016;14(8):154.
19. Romanov J, Walczak M, Ibiricu I. Mechanism and functions of membrane binding by the Atg5-Atg12/Atg16 complex during autophagosome formation. The EMBO journal. 2012;31(22):4304-17. DOI:10.1038/emboj.2012.278.
20. Wang Y, Debatin K-M, Hug H. HIPK2 overexpression leads to stabilization of p53 protein and increased p53 transcriptional activity by decreasing Mdm2 protein level. BMC Molecular Biology. 2001;2(8). DOI:10.1186/1471-2199-2-8.
21. Yoshimura A, Naka T, Kubo M. SOCS proteins, cytokine signalling and immune regulation. Nat. Rev. Immunol. 2007;7:454-65.
22. Zhong W, Zhu H, Sheng F. Activation of the MAPK11/12/13/14 (p38 MAPK) pathway regulates the transcription of autophagy genes in response to oxidative stress induced by a novel copper complex in HeLa cells. Autophagy. 2014;10(7):1285-300. DOI:10.4161/auto.28789.
Библиографическая ссылка:
Терехов И.В., Гук О.В., Бондарь С.С., Парфенюк В.К. Взаимосвязь супрессора цитокиновой сигнализации socs4 с отдельными факторами, регулирующими пролиферацию и клеточную гибель у практически здоровых лиц // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2017. №3. Публикация 2-14. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2017-3/2-14.pdf (дата обращения: 14.09.2017). DOI: 10.12737/article 59c4d03d599509.68862815.
