velikost textu

Molekulární mechanismy indukce apoptózy taxany u buněk nádoru prsu

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Molekulární mechanismy indukce apoptózy taxany u buněk nádoru prsu
Název v angličtině:
Molecular mechanisms of apoptosis induction by taxanes in breast cancer cells
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Michael Jelínek
Školitel:
prof. RNDr. Jan Kovář, DrSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Jan Brábek, Ph.D.
RNDr. Milan Reiniš, CSc.
Id práce:
94243
Fakulta:
3. lékařská fakulta (3.LF)
Pracoviště:
Ústav biochemie, buněčné a molekulární biologie (12-BIOC)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
20. 9. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Abstrakt Taxany jsou cytostatika rutinně používaná k léčbě solidních nádorů prsu, vaječníků, prostaty, hlavy a krku a dalších typů nádorů. Rezistence nádorových buněk k účinkům taxanů představuje vážnou komplikaci v použití taxanů k léčbě nádorů. Tato rezistence může být mimo jiné spojena se sníženou mírou indukce apoptózy v nádorových buňkách a nebo také se zvýšenou hladinou transportérů, které transportují taxany ven z buňky. V této disertační práci jsme se pokusili: (1) Přispět k objasnění úlohy molekulárních mechanismů indukce apoptózy taxany v buňkách lidských nádorů prsu. Konkrétně to znamenalo přispět k objasnění úlohy iniciačních kaspáz 8, 9, a hlavně potom iniciační kaspázy 2. Dále přispět k objasnění úlohy exekučních kaspáz 3, 6 a 7 a vybraných proteinů rodiny Bcl-2. (2) Přispět k objasnění molekulárních mechanismů rezistence buněk lidských nádorů prsu k taxanům. Konkrétně to znamenalo popsat úlohu vybraných funkčních skupin struktury taxanů v navození a překonávání rezistence k taxanům a dále přispět k objasnění úlohy P-glykoproteinu (ABCB1 transportér) v rezistenci k jednotlivým taxanům. (1) Zjistili jsme, že apikální kaspázou v indukci apoptózy taxany v buňkách nádorů prsu s původem v mléčné žláze je kaspáza 2. V aktivaci kaspázy 2 v těchto buňkách nehraje zásadní úlohu protein p53 ani komplex PIDDosom. Je však možné, že se kaspáza 2 aktivuje v důsledku transportu do cytosolu po rozpadu jaderného obalu. Aktivovaná kaspáza 2 poté aktivuje exekuční kaspázy 3 a 7. Důležitá je také vzájemná aktivace kaspáz 3 a 7, která vede k amplifikaci proapoptotického signálu. Kaspáza 9 je také aktivovaná kaspázou 2. Nezdá se tedy pravděpodobné, že je zde mitochondriální dráha pro indukci apoptózy klíčová. V buňkách s původem v duktu se aktivuje pouze iniciační kaspáza 8 a exekuční kaspázy 7 a 6. V těchto buňkách je tedy apoptóza pravděpodobně indukována alternativním mechanismem. Pokud jde o proteiny rodiny Bcl-2, indukce apoptózy taxany je v buňkách nádorů prsu spojena se zvýšením hladiny proapoptotického proteinu Bad. Dále jsme pozorovali jisté zvýšení hladin proapoptotických proteinů Bim a Bok. Naopak hladina antiapoptotického proteinu Bcl-2 klesá. (2) Ukázali jsme, že rezistenci k taxanům lze u buněk nádorů prsu navodit jenom proti takovým taxanům, které mají v pozicích C3´ a C3´N fenylové skupiny (např. klinicky používaný paclitaxel). Pokud je alespoň jedna fenylová skupina v pozicích C3´ a C3´N nahrazena nearomatickou skupinou, nelze k takovému taxanu rezistenci navodit. Tyto deriváty překonávají rezistenci nádorových buněk k taxanům s fenyly v obou pozicích C3´ a C3´N. Dále jsme zjistili, že taxany s fenyly v obou zmíněných pozicích mají vysokou afinitu k vazebnému místu ABCB1 transportéru a jsou tak ABCB1 transportérem účinně transportovány ven z buňky. Pokud je ve zmíněných pozicích alespoň jedna nearomatická skupina, je vazebná afinita taxanu k ABCB1 transportéru nižší a taxan není účinně transportován ven z buněk. K takovému taxanu pak nelze navodit rezistenci. Můžeme tedy shrnout, že indukce apoptózy taxany se může lišit mezi jednotlivými typy buněk nádorů prsu v závislosti na jejich původu. V některých pak hraje zásadní úlohu kaspáza 2 jako apikální kaspáza a důležitou úlohu zde hrají některé proteiny rodiny Bcl-2. Rezistenci lze navodit pouze k takovým taxanům, které mají v obou pozicích C3´ a C3´N fenyl. Pouze takové taxany jsou účinně transportovány ven z buněk ABCB1 transportérem, který má tak zásadní úlohu v navozené rezistenci k těmto taxanům.
Abstract v angličtině:
Abstract Taxanes are cytostatic routinely used for the treatment of solid breast, ovarian, prostate, head and neck tumors and other types of tumors. Resistance of tumor cells to the effect of taxanes represents serious obstacle for the employment of taxanes in the treatment of tumors. This resistance can be associated, among other things, with lower rate of apoptosis induction in cancer cells or also with increased level of transporters transporting taxanes out of the cell. In this PhD thesis we tried: (1) to contribute to elucidation of the role of molecular mechanisms of apoptosis induction by taxanes in cells of human breast cancer. Specifically, it meant to contribute to elucidation of the role of initiator caspase -8 a - 9 and mainly of initiator caspase-2. Next, to contribute to elucidation of the role of executioner caspase -3 - 6, and -7 and selected proteins of the Bcl-2 family. (2) To contribute to elucidation of molecular mechanisms of resistance of human breast cancer cells to taxanes. Specifically, it meant to describe the role of selected functional groups in taxane structure in bringing about and overcoming resistance to taxane and next to contribute to elucidation of the role of P-glycoprotein (ABCB1 transporter) in the resistance to individual taxanes. 1) We found that caspase-2 represents apical caspase in apoptosis induction by taxanes in breast cancer cells originated from mammary gland. Protein p53 as well as PIDDosome complex do not play crucial role in the activation of caspase-2 in these cells. It is possible that caspase-2 is activated due to its transport into the cytosol after nuclear envelope disintegration. Activated caspase-2 subsequently activates executioner caspase -3 and -7. Mutual activation of caspase -3 a -7 is important for the amplification of pro-apoptotic signal. Caspase-9 is also activated by caspase-2. Thus, it does not seem probable that the mitochondrial pathway is crucial for apoptotic induction. In cells with ductal origin, only inititiator caspase-8 and executioner caspase-7 and -6 are activated. Therefore, apoptosis is probably induced by an alternative mechanism in these cells. Concerning Bcl-2 family proteins, apoptosis induction by taxanes in breast cancer cells is associated with increased level of pro-apoptotic protein Bad. Next, we observed some increase in levels of pro- apoptotic proteins Bim a Bok. On the contrary, the level of anti-apoptotic protein Bcl-2 decreases. 2) We showed that the resistance to taxanes could be brought about in breast cancer cells only to such taxanes that have phenyl groups at C3´ a C3´N positions (e.g. clinically used paclitaxel). If at least one of phenyl groups at C3´ a C3´N positions is replaced by a non-aromatic group, it is impossible to bring about resistance to such taxane. These derivates overcome resistance of cancer cells to taxanes with phenyl groups at both C3´ a C3´N positions. Next we found that taxanes with phenyl groups at both mentioned positions have high affinity to binding site of ABCB1 transporter and thus they are effectively transported by ABCB1 transporter out of the cell. When there is at least one non-aromatic group at mentioned positions, the binding affinity of taxane to ABCB1 transporter is lower and the taxane is not effectively transported out of the cells. Then it is impossible to bring about resistance to such taxane. We can summarize that the induction of apoptosis by taxanes can differ between individual breast cancer cell types depending on their origin. In some types, caspase- 2 plays crucial role as an apical caspase, and some proteins of the Bcl-2 family play an important role here. Resistance can be brought about only to those taxanes having phenyl groups at both C3´ and C3´N positions. Only these taxanes are effectively transported out of cells by ABCB1 transporter, which has key role in bringing about resistance to these taxanes.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Michael Jelínek 18.7 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Michael Jelínek 135 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Michael Jelínek 289 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Jan Brábek, Ph.D. 934 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Milan Reiniš, CSc. 1.82 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 808 kB