![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Целью данного проекта является проверка выдвинутой нами гипотезы о том, что АФК, в том числе генерируемые митохондриями, регулируют миогенную дифференцировку за счет контроля митодинамики. Для этого мы планируем решить следующие задачи: 1. Проверить предположение о том, что в норме усиление генерации АФК (в том числе митохондриями) во время миогенной дифференцировки в необходимо для стимуляции дробления митохондрий и последующей митофагии, а также, возможно, стимуляции биогенеза митохондрий. 2. Проверить предположение о том, что чрезмерная или продолжительная генерация АФК, которая возникает в ответ на факторы, приводящие к нарушению миогенеза и развитию мышечных патологий, вызывает дисбаланс митодинамики (усиление дробления митохондрий и митофагии и/или, возможно, подавление биогенеза митохондрий и их слияния) и именно это является основной причиной нарушения миогенеза. В качестве факторов, нарушающих миогенез планируется использовать TNF, перекись водорода, а также низкоуровневую экспрессию гена DUX4. 3. Проверить предположение о том, что вызванные чрезмерной генерацией АФК дисбаланс митодинамики и активация NFkB могут быть взаимосвязанными событиями, ведущими к нарушению миогенеза.
Myogenesis (myogenic differentiation) is the process underlying the formation of skeletal muscles and their repair. A dramatic remodeling of the mitochondrial network, which includes the fragmentation of mitochondria, mitophagy, the subsequent biogenesis of mitochondria, and their fusion is a necessary condition for myogenesis. However, there is only fragmentary information about the molecular mechanisms of the regulation of myogenesis by mitochondria. New data demonstrate that reactive oxygen species (ROS), including mitochondrial ROS (mito-ROS), participate in the regulation of myogenesis in normal tissue and contribute to myogenesis disruption in muscle pathologies. Recently we found that the increase of the generation of mito-ROS leads to the fragmentation of mitochondria, while a reduction in the level of mito-ROS leads to the formation of a mitochondrial network with elongated mitochondria. This data suggests that mito-ROS regulate myogenic differentiation by control over mitodynamics. To validate this assumption, we plan to investigate the effect of antioxidants (both traditional and mitochondrial) on the myogenesis of human myoblasts from the MB135 cell line. We plan to stimulate the violation of myogenic differentiation by treating myoblasts with TNF and / or hydrogen peroxide (the model of inflammatory myopathy), and also use the MB135-DUX4 myoblast cell line with low-level expression of the DUX4 gene (Landouzy-Dejerine model of myopathy). Dynamic changes in the morphology of the mitochondrial reticulum during myogenesis are planned to be monitored with mitochondria-targeted fluorescent probes and genetic constructs that encode fluorescent proteins with a mitochondrial address. In addition to this, it is necessary to evaluate the accumulation of autophagic and mitophagic granules in differentiating cultures, as well as increase in the quantity of mitochondrial DNA and mitochondrial proteins. The study of the antioxidants` action in the conditions of inhibited mitochondrial fragmentation, autophagy and mitochondrial biogenesis will allow us to determine whether their expected effect on myogenesis is really related to the regulation of mitodynamics. In addition, we have shown that mito-ROS are capable of activating NFkB. Activation of NFkB can also cause a disturbance in the biogenesis of mitochondria. Inappropriate activation of NFkB is observed in muscle pathologies and contributes to the violation of myogenesis in vitro and in vivo. We plan to test the possibility that the misbalance of mitodynamics caused by excessive generation of ROS and the activation of NFkB are interrelated events leading to the violation of myogenesis. The study of the new mechanisms of myogenesis regulation is interesting not only because of expanding our understanding of this fundamental process, but will also serve as a basis for searching for therapeutic targets and developing approaches to the treatment of muscle pathologies.
Мы ожидаем, что результатом проекта станет подтверждение нашей гипотезы о том, что контролирование митодинамики АФК является одним из ключевых механизмов регуляции миогенеза в норме, и, что дисбаланс митодинамики, возникающий из-за гиперпродукции мито-АФК приводит к нарушению миогенеза в моделях миопатий. Мы также ожидаем подтверждения того, что активация NFkB в моделях миопатий является результатом нарушения митодинамики.
Наша группа на протяжении многих лет занимается исследованиями сигнальных функций митохондрий. В частности, нас интересует роль мито-АФК в клеточной сигнализации. Используя митохондриально-направленный антиоксидант MitoQ мы первыми показали, что дробление митохондрий в условиях окислительного стресса зависит от мито-АФК, и, что удаление мито-АФК из подкожных человеческих фибробластов приводит к формированию слитной митохондриальной сети (Pletjushkina et al. 2006).Ранее в рамках гранта РФФИ 16-54-16015 мы показали, что антиоксиданты NAC, Tempol, Trolox, подавляют миогенез первичных человеческих миобластов (Zakharova et al. 2016) и миобластов МВ135 (не опубликовано). На первичных человеческих миобластах мы показали, что митохондриально-направленный антиоксидант SkQ1 (2- 200нМ) не влияет на миогенез (Zakharova et al. 2016). Сходные данные мы получили и на культуре человеческих миобластов МВ135, которую обрабатывали 2, 20 и 40нМ SkQ1 (не опубликовано).Наши недавние результаты, показывают, что и MitoQ и SkQ1 и их фрагмент, способный разобщать окислительное фосфорилирование, С12ТРР, в концентрации 200нМ стимулируют митофагию в клетках HepG2 (Lyamzaev et al. 2018). Ранее мы показали, что низкоуровневая экспрессия гена DUX4 в человеческих миобластах ведет к повышению генерации АФК, в том числе митохондриальных, и нарушению миогенеза, выраженному в формировании атрофичных миотубул (не опубликовано). Лишенный пластохинона фрагмент SkQ1, С12ТРР также подавлял генерацию АФК в миобластах МВ135-DUX4 и восстанавливал миогенез (не опубликовано). Мы предполагаем, что С12ТРР в данном случае подавляет генерацию АФК за счет описанного ранее эффекта «мягкого разобщения» (Skulachev et al. 2010).
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 9 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Роль активных форм кислорода и динамических изменений структуры митохондриального ретикулума в регуляции миогенной дифференцировки. |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Роль активных форм кислорода и динамических изменений структуры митохондриального ретикулума в регуляции миогенной дифференцировки. |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Роль активных форм кислорода и динамических изменений структуры митохондриального ретикулума в регуляции миогенной дифференцировки. |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".