Idetification of novel mechanisms in the oxidative stress induced mitochondria-related necrotic cell death  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
73738
Type K
Principal investigator Sümegi, Balázs
Title in Hungarian Új mechanizmusok azonosítása az oxidatív stressz indukálta mitokondrium-függő nekrotikus sejthalálban
Title in English Idetification of novel mechanisms in the oxidative stress induced mitochondria-related necrotic cell death
Keywords in Hungarian oxidatív stressz, mitokondrium, nekrotikus sejthalál
Keywords in English oxidative stress, mitochondria, necrotic cell death
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Ortelius classification: Cytochemistry
Molecular biology (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Ortelius classification: Molecular markers and recognition
Signal transduction (Council of Medical and Biological Sciences)30 %
Panel Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent Institute of Biochemistry and Medical Chemistry (University of Pécs)
Participants Bognár, Zita
Gallyas, Ferenc
Kovács, Krisztina
Ohmacht, Róbert
Rácz, Boglárka
Radnai, Balázs
Tucsek, Zsuzsanna
Veres, Balázs
Starting date 2008-04-01
Closing date 2013-03-31
Funding (in million HUF) 21.904
FTE (full time equivalent) 4.09
state closed project
Summary in Hungarian
Korábban kimutattuk, hogy az oxidatív stressz által indukált DNS károsodás a PARP enzim aktivációján keresztül szabályozza a MAP kináz és SRC-PI-3-kináz útvonalakat. Nem ismert azonban, hogy milyen kapcsolat lehet a nukleáris PARP-1, és a citoplazmatikus SRC-PI-3-kináz-Akt kaszkád és MAPK között, és ezen interakciónak mi lehet a szerepe a nekrotikus sejthalál folyamatának szabályozásában. Vizsgálataink kimutatnák a PARP-1 gátlás indukálta kináz aktivációk szerepét az oxidatív stressz által okozott mitokondriális membrán potenciál összeomlásban majd a következményes nekrotikus sejthalálban. Proteomikai módszerekkel meghatározzuk az Akt mitokondrium membránban lévő célfehérjéit, melyek foszforilációja felelős lehet az Akt aktiváció oxidatív stresszben mutatott védő szerepében. Feltételezzük, hogy a PARP-1 által termelt poli-ADP-ribóz (PAR) képes a magból a citoszolba jutni, és ott kötődhet a jelátvitelben fontos fehérjékhez mely feltételezést az előzetes vizsgálataink alátámasztanak. A tömegspektrometriával azonosított PAR-kötő fehérjék cDNS-ével transzfektáljuk a vizsgált sejteket és meghatározzuk, hogy melyek vesznek részt az oxidatív stressz kivédésében, és az SRC-PI-3-kináz-Akt útvonal szabályozásában. A PARP-1 és PAR gének citoszolikus kifejezésével olyan rendszert hozunk létre ahol meghatározhatók a PAR kötő fehérjék tulajdonságai stressz-mentes környezetben is, így feltárva a PARP-1 által közvetített citoplazmatikus kináz kaszkád szabályozásának a hiányzó részleteit.
Summary
In our previous works evidence was presented for oxidative stress induced DNA damage-PARP activation mediated signaling to the MAPK system and the SRC-PI3K-Akt pathway. However, no data are available for the communication between nuclearly located PARP and the predominantly cytoplasmically located kinase cascades SRC-PI3K-Akt pathway and MAPK. We determine the role of these kinases in the oxidative stress-induced collapse of mitochondrial membrane potential and its consequence of necrotic cell death. With proteomic analysis we identify the target proteins of Akt in the mitochondrial membrane which can explain its protective effect in oxidative stress. Our primary hypothesis for the nuclear-cytoplasmic communication relies on the observations that poly-ADP-ribose (PAR) can migrate from the nucleus to the cytoplasm, and it can bind to cytoplasmic proteins which can be part of signaling machinery. To identify them we isolate cytoplasmic PAR binding proteins and analyze them by mass spectrometry, and overexpressing them to identify which of them can protect cells in oxidative stress, as well as can modify the activity of SRC-PI3K-Akt pathway. Using manipulated PARP and PAR genes we create a pure system where the mitochondrial and the signaling effect of cytopasmic PAR level can be studied, and the properties of PAR binding proteins can be determined under stress free condition. These studies can reveal the missing components of PARP mediated regulation of cytoplasmic kinase cascades.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Oxidatív stress körülményei között kimutattuk, hogy a PARP enzim gátlása növeli az MKP-1 expresszióját (ez a foszfatáz felelős elsődlegesen a JNK és p38 MAPK inaktivációjáért), ezért szerepet játszhat a PARP gátlás mediálta mitokondriális védelem folyamatában. LPS indukálta szeptikus shock modell rendszeren vizsgáltuk az Akt kináz mitokondriális targetjeit. Normál állatokban nem, míg a szeptikus shockban az MPT (mitochondrial permeability transition) előfordul, így azonosítani tudtuk a folyamatban részt vevő fehérjéket. Először írtuk le, hogy az Akt foszforilálni tudja a ciklofillin D-t, ezzel csökkentve az MPT folyamatát. Különböző technikákkal igazoltuk, hogy a PARP-1 direkt módon (ADP-ribozilálva) képes befolyásolni transzkripciós faktorokat, melyek az MKP-1, 2 illetve 3 expresszió szabályozásában vesznek részt.
Results in English
In oxidative stress, we provided evidence that PARP inhibition increase the oxidative stress dependent expression of MKP-1 which is the main phosphatase responsible for the inactivation of JNK and p38 MAP kinase, and so it can play a role in the PARP inhibition mediated mitochondrial protection. Using control mouse liver and liver from LPS induced secptic shock models we isolated mitochondria, and isolated proteins by anti-Akt substrate antibodies. That way we could isolate mitochondrial targets of Akt kinase, and comparing the data we could detect which proteins are phosphorylated in septic shock. Since septic shock model animals mitochondrial permeability transition is taking place while in normal liver it is not, therefore these data may show which protein phosphorylation can contribute to mitochondrial permeability transition. Our data firstly indicated that Akt can phosphorylate cyclophilin D and thereby can prevent cyclophilin D dependent mitochondrial permeability transition. We identified the mechanism by which PARP-1 directly modulated (poly-ADP-ribosylates) nuclear transcription factors involved in the regulation of MKP-1, 2 & 3 expression.
Decision
Yes





 

List of publications

  
Palfi A, Bartha E, Copf L, Mark L, Gallyas F Jr, Veres B, Kalman E, Pajor L, Toth K, Ohmacht R, Sumegi B.: Alcohol-free red wine inhibits isoproterenol-induced cardiac remodeling in rats by the regulation of Akt1 and protein kinase C alpha/beta II., J Nutr Biochem., 2009
30. Kiss GN, Fells JI, Gupte R, Lee SC, Liu J, Nusser N, Lim KG, Ray RM, Lin FT, Parrill AL, Sumegi B, Miller DD, Tigyi G.: Virtual screening for LPA2-specific agonists identifies a nonlipid compound with antiapoptotic actions., Mol Pharmacol. 82(6):1162-73, 2012
31. Kiss GN, Lee SC, Fells JI, Liu J, Valentine WJ, Fujiwara Y, Thompson KE, Yates CR, Sumegi B, Tigyi G.: Mitigation of radiation injury by selective stimulation of the LPA(2) receptor., Biochim Biophys Acta. 1831(1):117-25, 2013
29. Radnai B, Antus Cs, Racz B, Engelmann P, Priber JK, Tucsek Z, Veres B, Turi Z, Lorand T, Sumegi B, Gallyas F Jr: Protective effect of the poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor PJ34 on mitochondrial depolarization-mediated cell death in hepatocellular carcioma cells involves attenuation of c-Jun N-terminal kinase-2 and protein kinase B/Akt activation, Mol Cancer 11(1):34, 2012
Crul T, Toth N, Torok Z, Balogh G, Gombos I, Gallyas F, Berente Z, Peter M, Glatz A, Hunya A, Literati-Nagy Z, Vigh L, Mandl J, Sumegi B, Horvath I, Vigh L: Hydroximic Acid Derivatives: Pleiotrophic Hsp Co-Inducers Restoring Homeostasis and Robustness., CURRENT PHARMACEUTICAL DESIGN 19:(3) pp. 309-346. (2013), 2013
Jakus PB, Kalman N, Antus C, Radnai B, Tucsek Z, Gallyas F Jr, Sumegi B, Veres B: TRAF6 is functional in inhibition of TLR4-mediated NF-κB activation by resveratrol, JOURNAL OF NUTRITIONAL BIOCHEMISTRY 24:(5) pp. 819-823. (, 2013
Kovacs K, Hanto K, Bognar Z, Tapodi A, Bognar E, Kiss GN, Szabo A, Rappai G, Kiss T, Sumegi B, Gallyas F Jr.: Prevalent role of Akt and ERK activation in cardioprotective effect of Ca(2+) channel- and beta-adrenergic receptor blockers., Mol Cell Biochem. 2009 Jan;321(1-2):155-64., 2009
Bartha E, Solti I, Szabo A, Olah G, Magyar K, Szabados E, Kalai T, Hideg K, Toth K, Gero D, Szabo Cs, Sumegi B, Halmosi R: Regulation of kinase cascade activation and heat shock protein expression by poly(ADP-ribose) polymerase inhibition in doxorubicin-induced heart failure, JOURNAL OF CARDIOVASCULAR PHARMACOLOGY, 2011
Literati-Nagy Z, Tory K, Literati-Nagy B, Kolonics A, Torok Z, Gombos I, Balogh G, Vigh L Jr, Horvath I, Mandl J, Sumegi B, Hooper PL, Vigh L: The HSP co-inducer BGP-15 can prevent the metabolic side effects of the atypical antipsychotics., CELL STRESS & CHAPERONES, 2012
Sarszegi Z, Bognar E, Gaszner B, Kónyi A, Gallyas F Jr, Sumegi B, Berente Z.: BGP-15, a PARP-inhibitor, prevents imatinib-induced cardiotoxicity by activating Akt and suppressing JNK and p38 MAP, Mol Cell Biochem, 2012
Kálai T, Borza E, Antus C, Radnai B, Gulyás-Fekete G, Fehér A, Sümegi B, Hideg K: Synthesis and study of new paramagnetic resveratrol analogues, BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY, 2011
Magyar K, Halmosi R, Palfi A, Feher G, Czopf L, Fulop A, Battyany I, Sumegi B, Toth K, Szabados E: Cardioprotection by resveratrol: A human clinical trial in patients with stable coronary artery disease, CLINICAL HEMORHEOLOGY AND MICROCIRCULATION, 2011
Veto S, Acs P, Bauer J, Lassmann H, Berente Z, Setalo G Jr, Borgulya G, Sumegi B, Komoly S, Gallyas F Jr, Illes Z.: Inhibiting poly(ADP-ribose) polymerase: a potential therapy against oligodendrocyte death, Brain. 2010 Mar;133(Pt 3):822-34., 2010
Racz B, Horvath G, Reglodi D, Gasz B, Kiss P, Gallyas F Jr, Sumegi B, Toth G, Nemeth A, Lubics A, Tamas A.: PACAP ameliorates oxidative stress in the chicken inner ear: an in vitro study., Regul Pept. 2010 Feb 25;160(1-3):91-8., 2010
Szigeti A, Hocsak E, Rapolti E, Racz B, Boronkai A, Pozsgai E, Debreceni B, Bognar Z, Bellyei S, Sumegi B, Gallyas F Jr.: Facilitation of mitochondrial outer and inner membrane permeabilization and cell death in oxidative stress by a novel Bcl-2 homology 3 domain protein., J Biol Chem. 2010 Jan 15;285(3):2140-51., 2010
Nagy G, Szarka A, Lotz G, Dóczi J, Wunderlich L, Kiss A, Jemnitz K, Veres Z, Bánhegyi G, Schaff Z, Sümegi B, Mandl J.: BGP-15 inhibits caspase-independent programmed cell death in acetaminophen-induced liver injury., Toxicol Appl Pharmacol. 2010 Feb 15;243(1):96-103., 2010
Kovács KA, Lengyel F, Wilhelm F, Vértes Z, Sumegi B, Vértes M.: Involvement of FKHR (FOXO1) transcription factor in human uterus leiomyoma growth., Fertil Steril. 2009 Sep 19. [Epub ahead of print], 2009
Boronkai A, Bellyei S, Szigeti A, Pozsgai E, Bognar Z, Sumegi B, Gallyas F Jr.: Potentiation of paclitaxel-induced apoptosis by galectin-13 overexpression via activation of Ask-1-p38-MAP kinase and JNK/SAPK pathways and suppression of Akt and ERK1/2, Eur J Cell Biol. 2009 Dec;88(12):753-63., 2009
Radnai B, Tucsek Z, Bognar Z, Antus C, Mark L, Berente Z, Gallyas F Jr, Sumegi B, Veres B.: Ferulaldehyde, a water-soluble degradation product of polyphenols, inhibits the lipopolysaccharide-induced inflammatory response in mice., J Nutr. 2009 Feb; 139(2): 291-7., 2009
Bartha E, Solti I, Kereskai L, Lantos J, Plozer E, Magyar K, Szabados E, Kálai T, Hideg K, Halmosi R, Sumegi B, Toth K.: PARP inhibition delays transition of hypertensive cardiopathy to heart failure in spontaneously hypertensive rats., Cardiovasc Res. 2009 Aug 1;83(3):501-10., 2009
Szanto A, Hellebrand EE, Bognar Z, Tucsek Z, Szabo A, Gallyas F Jr, Sumegi B, Varbiro G.: PARP-1 inhibition-induced activation of PI-3-kinase-Akt pathway promotes resistance to taxol., Biochem Pharmacol. 2009 Apr 15;77(8):1348-57., 2009
Szigeti A, Minik O, Hocsak E, Pozsgai E, Boronkai A, Farkas R, Balint A, Bodis J, Sumegi B, Bellyei S.: Preliminary study of TIP47 as a possible new biomarker of cervical dysplasia and invasive carcinoma., Anticancer Res. 2009 Feb;29(2):717-24., 2009
Brasnyó P, Molnár GA, Mohás M, Markó L, Laczy B, Cseh J, Mikolás E, Szijártó IA, Mérei A, Halmai R, Mészáros LG, Sümegi B, Wittmann I.: Resveratrol improves insulin sensitivity, reduces oxidative stress and activates the Akt pathway in type 2 diabetic patients, Br J Nutr. 2011 Mar 9:1-7., 2011
Szabo A, Balog M, Mark L, Montsko G, Turi Z, Gallyas F Jr, Sumegi B, Kalai T, Hideg K, Kovacs K.: Induction of mitochondrial destabilization and necrotic cell death by apolar mitochondria-directed SOD mimetics., Mitochondrion. 2011 May;11(3):476-87, 2011
Racz B, Hanto K, Tapodi A, Solti I, Kalman N, Jakus P, Kovacs K, Debreceni B, Gallyas F Jr, Sumegi B.: Regulation of MKP-1 expression and MAPK activation by PARP-1 in oxidative stress: a new mechanism for the cytoplasmic effect of PARP-1 activation, Free Radic Biol Med. 49(12):1978-88., 2010
Tucsek Z, Radnai B, Racz B, Debreceni B, Priber JK, Dolowschiak T, Palkovics T, Gallyas F Jr, Sumegi B, Veres B.: Suppressing LPS-induced early signal transduction in macrophages by a polyphenol degradation product: a critical role of MKP-1., J Leukoc Biol. 89(1):105-11., 2011
Literáti-Nagy B, Péterfai E, Kulcsár E, Literáti-Nagy Z, Buday B, Tory K, Mandl J, Sümegi B, Fleming A, Roth J, Korányi L.: Beneficial effect of the insulin sensitizer (HSP inducer) BGP-15 on olanzapine-induced metabolic disorders., Brain Res Bull. 83(6):340-4., 2010
Hocsak E, Racz B, Szabo A, Pozsgai E, Szigeti A, Szigeti E, Gallyas F Jr, Sumegi B, Javor S, Bellyei S.: TIP47 confers resistance to taxol-induced cell death by preventing the nuclear translocation of AIF and Endonuclease G., Eur J Cell Biol. 89(11):853-61., 2010
Hocsak E, Racz B, Szabo A, Mester L, Rapolti E, Pozsgai E, Javor S, Bellyei S, Gallyas F Jr, Sumegi B, Szigeti A.: TIP47 protects mitochondrial membrane integrity and inhibits oxidative-stress-induced cell death., FEBS Lett. 584(13):2953-60., 2010
Kövesdi E, Bukovics P, Besson V, Nyirádi J, Lückl J, Pál J, Sümegi B, Dóczi T, Hernádi I, Büki A.: A novel PARP inhibitor L-2286 in a rat model of impact acceleration head injury: An immunohistochemical and behavioral study., Int J Mol Sci. 11(4):1253-68., 2010
Kovács KA, Lengyel F, Wilhelm F, Vértes Z, Sumegi B, Vértes M.: Involvement of FKHR (FOXO1) transcription factor in human uterus leiomyoma growth., Fertil Steril. 94(4):1491-5., 2010
Kálai T, Balog M, Szabó A, Gulyás G, Jeko J, Sümegi B, Hideg K.: New poly(ADP-ribose) polymerase-1 inhibitors with antioxidant activity based on 4-carboxamidobenzimidazole-2-ylpyrroline and -tetrahydropyridine nitroxides and their prec, J Med Chem. 2009 Mar 26;52(6):1619-29., 2009
L. Mester, A. Szabo, T. Atlasz, K. Szabadfi, Peter Kiss, B. Racz, D. Reglodi, F. Gallyas Jr, B. Sumegi, E. Hocsak, R. Gabriel, K. Kovacs.: Protection against chronic hypoperfusion-induced retinal neurodegeneration by PARP inhibition via activation of PI-3-kinase Akt pathway and suppression of JNK and p38 MAP, Neurotox. Res. 16 (1): 68-76., 2009




 

Events of the project

  
2010-10-25 13:51:56
Résztvevők változása



Back »