Cell differentiation, physiology and dynamics (Council of Medical and Biological Sciences)
50 %
Gastroenterology, hepatology (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Gastroenterology
Signal transduction (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Panel
Cellular and Developmental Biology
Department or equivalent
Department of Medicine (University of Szeged)
Participants
Madácsy, Tamara Éva
Starting date
2015-09-01
Closing date
2017-12-31
Funding (in million HUF)
19.658
FTE (full time equivalent)
1.94
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A szervezet folyadék összetételét és volumen háztartását az epitél sejtek határozzák meg, emellett számos biológiailag aktív anyagot termelnek, úgymint az emésztő enzimek és a mucin. Az epitél sejtek károsodott működése számos súlyos, gyakran letális kimenetelű betegséggel függ össze, mint például a cisztás fibrózis, vagy az akut pankreatitisz. Emiatt az epitél sejtek működése szigorúan szabályzott folyamat. Azonban a szabályozás molekuláris elemei és pontos mechanizmusa alig ismert. A közelmúltban elért áttörő eredmények rávilágítanak a szignalizációs utak endoplazmatikus retikulum (ER) - plazmamembrán (PM) mikrodoméneken belüli lokalizációjának fontosságára. Ezért ebben az összetett kutatási programban a legmodernebb fiziológiai, biokémiai és molekuláris biológiai módszerekkel tervezzük 1) azonosítani az ER/PM mikrodomének alkotóelemeit, 2) meghatározni az ER/PM mikrodomének funkcionális jelentőségét, és 3) megérteni az ER/PM mikrodomének szerepét a polarizált epitél sejtek működésében. A vizsgálatok eredményei ezen komlpex struktúra összetételének és funkciójának, ezáltal pedig az epitél sejtek működésének alaposabb megértését eredményezik majd, mely remélhetőleg új potenciális terápiás célpontokat azonosít az epitél sejt eredetű betegségek hatékonyabb kezelése érdekében.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A legfontosabb tudományos alapkérdésünk ebben az összetett vuzsgálatban az endoplazmatikus retikulum - plazmamembrán mikrodomének molekuláris összetételének és élettani szerepének megértése polarizált epitél sejtekben.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az epitél sejtek alapvető szerepet játszanak számos szerv élettani működésében. Az epitél sejtek károsodott működése számos súlyos, gyakran letális kimenetelű betegséggel függ össze, mint például a cisztás fibrózis, vagy az akut pankreatitisz. Emiatt az epitél sejtek működése szigorúan szabályzott folyamat. Azonban a szabályozás molekuláris elemei és pontos mechanizmusa alig ismert. A közelmúltban végzett vizsgálatok alapján az endoplazmatikus retikulum - plazmamembrán mikrodomének szerepe kiemelkedő lehet ebben a szabályozásban, ezért jelen tanulmányunkban célul tűzzük ki ezen struktúra molekuláris összetételének és élettani szerepének megértését polarizált epitél sejtekben. A vizsgálatok eredményei a komlpex epitél funkciók pontosabb megértését eredményezik majd és remélhetőleg új potenciális terápiás célpontokat azonosít az epitél sejt eredetű betegségek hatékonyabb kezelése érdekében.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Az epitél sejtek határozzák meg a szervezet folyadékháztartását, ezáltal fontos szerepet játszanak az élettani folyamatokban. Az epitél sejtek kóros működése számos súlyos betegség kialakulásában szerepet játszik, ezért az epitél sejtek működése szigorú szabályozás alatt áll, aminek a pontos mechanizmusa nem ismert kellőképpen. Az utóbbi évek kutatásai előtérbe helyezték az endoplazmatikus retikulum (ER) - sejtmembrán kapcsolat szerepét a jelátvitel szabályozásában, ezért ebben a komplex kutatási projektben célunk meghatározni az ER-sejtmembrán molekuláris elemeit és azok élettani szerepét az epitél sejtekben. A kutatás eredményei a sejtműködés pontosabb megértését jelentheti majd, illetve terápiás célpontok azonosítását teheti lehetővé olyan betegségekben, mint például a hasnyálmirigygyulladás.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Epithelial cells determine bodily fluid and volume homeostasis and secrete many biologically active compounds including digestive enzymes and mucins. Impaired epithelial function is associated with a plethora of severe and potentially lethal diseases, such as cystic fibrosis, or acute pancreatitis. Thus, epithelial function is extensively regulated, but the molecular details of most regulatory pathways are not well understood. Recent breakthroughs in the field highlighted the importance of organization of signalling pathways with the endoplasmic reticulum/plasma membrane (PM/ER) microdomains, from which signals that regulate epithelial functions eminent. Therefore in this comprehensive research study we propose to employ both in vitro and in vivo cutting-edge physiological, biochemical and molecular biological techniques to 1) identify the molecular components of the ER/PM microdomains, 2) to determine the functional relevance of the ER/PM microdomains and 3) to understand the physiological role of ER/PM microdomains in epithelial cell functions. By the end of this project we will have a significant insight into the molecular organisation and functions of the ER/PM microdomains in epithelial cells. The results derived from this comprehensive study will lead to the better understanding of the complex functions of epithelial cells and hopefully will open new therapeutical approaches to treat epithelial diseases.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. Our primary goal in this comprehesive research study is to understand the molecular assembly of the endoplasmic reticulum - plasma membrane microdomains and their physiological role in polarized epithelial cells.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Epithelial cells play a fundamental role in the physiology of a plethorea of organs and their impaired function is assiociated with severe, often lethal diseases, such as cystic fibrosis, or acute pancreatitis. Therefore the epithelial functions are thigtly regulated. The molecular components and the exact mechanism of this regulation however remained largely unknown. Recently the role of the endoplasmic reticulum - plasma membrane microdomains has been highlighted in this regulation, therefore our aim in this research proposal is to understand the molecular composition and function of this structure in polarized epithelial cells. The results derived from this comprehensive study will lead to the better understanding of the complex functions of epithelial cells and hopefully will open new therapeutical approaches to treat epithelial diseases.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Epithelial cells determine the fluid homoeostasis of the body, therefore they play an important role in the physiology. The pathological function of the epithelial cells plays an important role in the pathogenesis of several diseases, hence their function is strictly regulated. However the exact mechanism of this regulation is not well understood. Research studies from the last years highlighted the role of the endoplasmic reticulum - plasma membrane contact sites in the regulation of the cellular signalisation and function, therefore in this 3-year research study we aim to characterise the molecular components of the endoplasmic reticulum - plasma membrane contact sites and their physiological role in the polarized epithelial cells. The results of this research study will contribute to the better understanding of the physiological functions and identification of novel therapeutic targets in severe diseases, like pancreatitis.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat során célul tűztük ki az ER/PM mikrodomének (MD) összetételének és fiziológiai szerepének vizsgálatát polarizált epitél sejtekben. Mivel 2017-ben elnyertem az MTA Lendület pályázatát, az OTKA PD pályázatot a szabályoknak megfelelően 2017 december 31-én kellett lezárnom. Fontos, hogy az OTKA pályázat számos kísérlet elvégzését tette lehetővé, ami nagymértékben hozzájárult a Lendület pályázat elnyeréséhez. Az ER/PM mikrodomének molekuláris komponensei közül az ANO8 szerepét vizsgáltuk a store operated Ca2+ entry szabályzásában. Shmuel Muallem-mel kollaborációban kimutattuk, hogy az ANO8 kölcsönhatásba lép az ER Ca2+ szenzor Stim1-el, ami stabilizálja a Stim1-Orai1 komplexeket, növeli számukat, valamint fokozza az Orai1 csatorna lassú Ca2+ függő inaktivációját. Vizsgáltuk továbbá az ER/PM mikrodomének szerepét a cAMP és Ca2+ szignalizáció kapcsolatában, valamint az epitél sejtek élettani funkciójában. Kimutattuk, hogy az Orai1, illetve az E-Syt1 fehérjék, jelenléte szignifikáns mértékben fokozta az adenil-cikláz 8 általi cAMP termelést. Emellett igazoltuk, hogy a duktális epitél sejtek iontranszportját ER/PM MD-ekben található fehérjék jelentősen befolyásolják. Az Orai1 gátlása csökkenti az akut pankreatitisz súlyosságát és visszaállítja a folyadék szekréciót. A projekt eredményeiből ezidáig 3 publikáció készült, melyek beküldése folyamatban van.
Results in English
In this research project our aim was to determine the composition and physiological role of ER/PM microdomains (MD) in polarized epithelial cells. Due to my successful application for the HAS Momentum Grant I had to end the OTKA PD project on 2017 December 31 according to the regulations. It is important to highlight that the OTKA grant support made possible to conduct several experiments that contributed to the successful application for the Momentum grant.
In this project we studied the role of ANO8, an ER/PM MD protein, in the regulation of the store operated Ca2+ entry. In collaboration with Shmuel Muallem we showed that ANO8 interacts with the ER Ca2+ sensor Stim1 that seems to stabilize the Stim1-Orai1 complex, increasing the number of Stim1 puncta and increases the slow Ca2+ dependent inactivation of Orai1.
We also investigated the role of ER/PM MDs in the connection of cAMP and Ca2+ signaling and in the physiological functions of epithel cells. We showed that the presence of Orai1and E-Syt1 significantly increased the cAMP production by adenylyl cyclase 8. We also showed that the ER/PM proteins have a significant role in the ion transport regulation of the pancreatic ductal epithelia. We showed that the inhibition of Orai1 decreases the severity of acute pancreatitis and restores fluid secretion.
We prepared 3 manuscripts based on the results of the project, which will be submitted.
Szentesi A, Tóth E, Bálint E, Fanczal J, Madácsy T, Laczkó D, Ignáth I, Balázs A, Pallagi P, Maléth J, Rakonczay Z Jr, Kui B, Illés D, Márta K, Blaskó Á, Demcsák A, Párniczky A, Pár G, Gódi S, Mosztbacher D, Szücs Á, Halász A, Izbéki F, Farkas N, Hegyi P; Hungarian Pancreatic Study Group: Analysis of Research Activity in Gastroenterology: Pancreatitis Is in Real Danger, Plos ONE, 2016
