Növényi GPX1 és GPX6 fehérjék struktúrájának és funkciójának vizsgálata

Az élet természetes velejárója a halál és ez nincsen máshogyan a sejteknél sem. A sejteknél azonban ez végbe mehet programozott módon is nem csak véletlenül (nekrózis). A programozott sejthalálnak rengeteg formája van és különböző környezeti hatások indukálhatják őket, de közös bennük, hogy mind szigorúan szabályozott folyamatok. Az egyik formája a ferroptózis, melyhez a kutatásom kapcsolódik.[1]

A ferroptózis definíció szerint egy vas dependens oxidatív formája a programozott sejthalálnak, amelyet a szabályozatlan lipid peroxidáció és az ezáltal bekövetkező membránkárosodás okoz.[2] Lipid peroxidációt idézhetnek elő a reaktív oxigén fajták (ROS), amelyek az élőlények sejteiben is keletkeznek a mindennapos biokémiai folyamataik során, így szükséges védekezni ellenük. Ezen védekezőrendszer antioxidánsokat használ, pédául glutationt, ami a redukáló erőt biztosítja az állati sejtekben a GPX4 fehérjének, hogy az oxidált lipideket visszaredukálja az eredeti állapotukba. Ha valamilyen oknál fogva nincsen megfelelő mennyiségű glutation, vagy inhibítorok (pl: RSL3) akadályozzák az enzim működését, akkor nem csökken az oxidatív stressz megfelelő mértékben és bekövetkezik a ferroptózis.[3] A növényekben is megfigyelhető a sejthalál egy ferroptózishoz hasonló formája, de a pontos mechanizmusát még nem ismerjük ennek a folyamatnak. A strukturális hasonlóság a humán GPX4 és az Arabidopsis thaliana GPX1 és GPX6 fehérjéi között, azonban arra enged következtetni, hogy ez a két fehérje hasonló funkciót láthat el a ferroptózis-szerű sejthalál kivédésében a növényi sejtekben.[4]

Kísérleteim során az Arabidopsis thaliana GPX1 és GPX6 fehérjéjét termeltettem külön-külön Escherichia coli-ban, hogy megállapítsam milyen funkcionális kapcsolat van ezen fehérjék és a humán GPX4 enzim között. Már meglévő génkonstrukciók segítségével termeltettem a növényi fehérjéket, majd ezek tisztítását optimalizáltam. A tisztított fehérjék kristályosítását is megkíséreltem, hogy térszerkezetüket megállapíthassuk röntgenkrisztallográfiás módszerrel Ezen kívül egy feltételezett mesterséges inhibítorral (RSL3-al) történő kötődésüket is vizsgáltam thermofluorimetriás méréssel. A bakteriális termeltetésen kívül in vitro módszerrel előállított GPX1 és GPX6 fehérjékkel is elvégeztem a kötődésvizsgálatot.

[1] D. Tang, R. Kang, T. Vanden Berghe, P. Vandenabeele, and G. Kroemer, “The molecular machinery of regulated cell death,” Cell Res., vol. 29, no. 5, pp. 347–364, 2019, doi: 10.1038/s41422-019-0164-5.

[2] D. Tang and G. Kroemer, “Ferroptosis,” Current Biology, vol. 30, no. 21, pp. R1292–R1297, Nov. 2020.

[3] K. Kazan, “Ferroptosis : Yet Another Way to Die,” Trends Plant Sci., vol. 24, no. 6, pp. 479–481, 2019, doi: 10.1016/j.tplants.2019.03.005.

[4] M. Conlon and S. J. Dixon, “Ferroptosis-like death in plant cells,” Mol. Cell. Oncol., vol. 4, no. 3, pp. 1–3, 2017, doi: 10.1080/23723556.2017.1302906.

szerző

• 
  Jenőfalvi Ádám
  Biomérnöki alapképzési szak, nappali BSC
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Wunderlich Lívius
  Adjunktus, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék