Kardiovaszkuláris rendszer (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
50 %
Ortelius tudományág: Szív- és véredényrendszer
Sejtdifferenciálódás, sejtélettan, sejtdinamika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
Általános biokémia és anyagcsere (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
Ortelius tudományág: Sejtkémia
zsűri
Élettan, Kórélettan, Gyógyszertan és Endokrinológia
Kutatóhely
Molekuláris Biológiai Tanszék (Semmelweis Egyetem)
résztvevők
Kardon Tamás Zoltán Lizák Beáta Margittai Éva Mészáros Tamás Németh Csilla Emese
projekt kezdete
2012-01-01
projekt vége
2014-12-31
aktuális összeg (MFt)
26.292
FTE (kutatóév egyenérték)
7.20
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kanyargós artéria szindróma (arterial tortuosity syndrome (ATS, OMIM 208050) a kötőszövet egygénes öröklődő betegsége, melyet a nagyobb artériák megnyúlása és kacskaringós lefutása, az izületek hipermobilitása és a bőr lazasága jellemez. Az ATS oka a glukóz transzporter 10 (GLUT10) fehérjét kódoló SLC2A10 gén mutációja. Az ATS jelenlegi modelljei azt feltételezik, hogy (i) a GLUT10 hiánya a sejtmag perifériáján glukózfüggő TGFβ aktiválódáshoz vezet, mely stimulálja az érfal sejtjeinek proliferációját, illetve (ii) a mitokondriális aszkorbát akkumuláció hiánya oxidatív stresszt okoz az érfal simaizom sejtjeiben. Hipotézisünk szerint - mely saját korábbi eredményeinken alapul - a GLUT10 aszkorbinsavat transzportál (dehidroaszkorbát formájában) az endoplazmás retikulum lumenébe. Az intraluminális prolil- és lizil-hidroxilázok kofaktora az aszkorbinsav, így hiányában a kollagén és elasztin képződése és foldingja zavart szenved. A projekt célja a GLUT10 szubcelluláris lokalizációjának bizonyítása, a GLUT10-függő dehidroaszkorbát transzport kimutatása simaizomsejtek és fibroblasztok endoplazmás retikulumában, valamint a transzport szerepének bizonyítása az extracelluláris mátrix fehérjéinek poszttranszlációs módosításában. A kísérleteket főleg humán sejtes modelleken végezzük, mivel a GLUT10 knockout egér nem mutatja az ATS tüneteit. A várható eredmények tisztázhatják az ATS patomechanizmusát. A mechanizmus bizonyítása lehetővé teszi az aszkorbát és analógjai terápiás hatásának tesztelését a sejtes modellen.
angol összefoglaló
Arterial tortuosity syndrome (ATS, OMIM 208050) is a heritable monogenic disorder of connective tissue characterized by elongation and generalized tortuosity of the major arteries, hyper mobility of the joints, and laxity of skin. ATS is caused by mutations in SLC2A10, encoding Glucose Transporter 10 (GLUT10). The current models of ATS hold (i) that loss of GLUT10 at the nuclear periphery induces a glucose-dependent increase in TGFβ that stimulates vessel wall cell proliferation: (ii) that loss of GLUT10 results in a defective ascorbate accumulation in smooth muscle cell mitochondria, and in turn in oxidative stress of vessel wall. We propose - based on our previous work - that GLUT10 transports ascorbate (in the form of dehydroascorbate), a cofactor for prolyl- and lysyl-hydroxylases, into the rough endoplasmic reticulum. In ATS, loss of GLUT10 results in defective collagen and elastin maturation/folding. The aim of the present project is to prove the subcellular localization of GLUT10, to assess the role of GLUT10-mediated dehydroascorbate transport into the endoplasmic reticulum of fibroblasts/smooth muscle cells, and to demonstrate its role in the posttranslational modifications of the extracellular matrix proteins. The work will be done in human cell models, as the GLUT10-knock out mouse does not present with evident ATS symptoms. The expected results would clarify the exact pathogenesis of ATS. To prove such a pathogenic mechanism will allow the testing the potential therapeutic efficiency of ascorbate and ascorbate analogues in the cell models.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Erdeményeink szerint a GLUT10 az endoplazmás retikulum (ER) és a magmembrán dehidroaszkorbinsav (DHA) transzportere. Immunocitokémiai vizsgálatok a GLUT10 perinukleáris elhelyezkedését mutatták kontroll fibroblasztokban. A GLUT10 fehérje a fibroblasztok nukleáris és mikroszomális frakciójában volt kimutatható immunoblottal. Szelektíven plazmamembrán permeabilizált fibroblasztokban jelentős csökkenést észleltünk az ATS betegekből származó sejtek, illetve GLUT10 csendesített fibroblasztok DHA felvételében. A GLUT10 reexpressziója a betegek fibroblasztjaiban helyreállította a DHA transzportot. A DHA transzport mérése szubcelluláris frakciókon azt mutatta, hogy az ER transzport jelentősen csökkent az ATS fibroblasztokban. Az in vitro transzlációval előállított GLUT10 fehérje proteoliposzómában hatékonyan facilitálta a DHA transzportot. A fibroblasztok hosszantartó inkubálása aszkorbát jelenlétében kétszeres intracelluláris aszkorbát koncentrációt eredményezett a kontroll sejtekben a betegek sejtjeihez képest. Transzmisziós elektronmikroszkópos vizsgálatunk szerint a felvett aszkorbát nagyrésze a nukleoplazmába került. Eredményeink szerint tehát a GLUT10 facilitálja a DHA felvételét az ER lumenbe és a nukleoplazmába; az aszkorbát hiány ezen kompartimentumok vas/2-oxoglutarátfüggő dioxigenázainak csökkent funkcióján keresztül válthatja ki a patológiás hatásokat.
kutatási eredmények (angolul)
We found that GLUT10 is a dehydroascorbic acid (DHA) transporter in the endoplasmic reticulum (ER) and nuclear envelope. GLUT10 showed a perinuclear distribution demonstrated by immunocytochemistry in fibroblasts from healthy controls. Immunoblotting revealed that GLUT10 protein was present in the ER and nuclear - but not mitochondrial - fraction of the cells. Transport measurements in cells whose plasma membrane was selectively permeabilized showed that DHA transport and accumulation was markedly reduced in fibroblasts from ATS patients and in GLUT10 silenced immortalized human fibroblasts. Re-expression of GLUT10 in patients‘ fibroblasts restored DHA transport activity. Measurement of DHA uptake in subcellular fractions of fibroblasts showed that mitochondrial transport was not altered, but ER transport was reduced in patients. GLUT10 protein produced by in vitro translation and incorporated into liposomes efficiently transported DHA. Long-term incubation in the presence of ascorbate (AA) resulted in a twofold higher steady-state intracellular AA concentration in control fibroblasts. Transmission electron microscopy with immunogold staining revealed that ascorbate taken up was mainly localized to the nucleoplasm. Our data demonstrate that GLUT10 facilitates DHA entry into the ER lumen and probably to the nucleoplasm; the missing function of AA as a cofactor for iron/2-oxoglutarate dependent dioxygenases in these compartments can be a decisive factor of the pathomechanism.
Németh E. Cs., Margittai É., Marcolongo P., Benedetti A., Bánhegyi G.: A kanyargós artéria szindróma és a GLUT10, 42. Membrán-transzport konferencia, Sümeg, Hungary, 2012, 2012
Bánhegyi G.: Ascorbate compartmentation, 75th Anniversary of Albert Szent-Györgyi’s Nobel Prize Award Conference Series, Szeged, Hungary, 2012, 2012
Németh Csilla Emese, Margittai Éva, Marcolongo Paola, Benedetti Angiolo, Bánhegyi Gábor: A kanyargós artéria szindróma és a GLUT10, Semmelweis Egyetem PhD Napok 2013, 2013
Németh Csilla: Egy kompartimentációs betegség: a kanyargós artéria szindróma, Straub 100, 2014
Bánhegyi G., Benedetti A., Margittai É., Marcolongo P., Fulceri R., Németh E.C., Szarka A.: Subcellular compartmentation of ascorbate and its association with disease., BBA - Molecular Cell Research 1843, 1909-1916, 2014
Németh E.Cs., Marcolongo P., Gamberucci A., Fulceri R., Benedetti A., Zoppi N., Ritelli M., Chiarelli N., Colombi M., Willaert A., Coucke P.J., Löw P., Gróf P., Nagy Sz., Mészáros T., Margittai É., Bánhegyi G.: GLUT10 facilitates dehydroascorbic acid uptake in the endoplasmic reticulum: lessons from arterial tortuosity syndrome., The endoplasmic reticulum as a hub for organelle communication. EMBO Conference Series, Girona, Spain, 2014, 2014
Bánhegyi G.: Két úr szolgája: C-vitamin az endoplazmás retikulumban., Straub-napok, Szeged, Hungary, 2014
Miklós Csala, Tamás Kardon, Balázs Legeza, Beáta Lizák, József Mandl, Éva Margittai, Ferenc Puskás, Péter Száraz, Péter Szelényi, Gábor Bánhegyi: ON THE ROLE OF 4-HYDROXYNONENAL IN HEALTH AND DISEASE, BBA Molecular Basis of Disease 10.1016/j.bbadis.2015.01.015, 2015
Éva Margittai, Balázs Enyedi, Miklós Csala, Miklós Geiszt, Gábor Bánhegyi: Composition of the redox environment of the endoplasmic reticulum and sources of hydrogen peroxide, Free Radical Biology and Medicine, 2015
