1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 12, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 12, стр. 1856-1869

Экспрессия генов апоптоза и аутофагии в клетках HeLa и HEK 293 в условиях недостатка питательных веществ

А. Д. Трубникова 1, Е. С. Прокопенко 1, Т. В. Соколова 1, О. В. Надей 1, Н. И. Агалакова 1, *

1 Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: nagalak@mail.ru

Поступила в редакцию 10.10.2023
После доработки 25.10.2023
Принята к публикации 26.10.2023

Аннотация

Целью исследования было сравнение степени развития аутофагии в клетках карциномы шейки матки человека HeLa-V и HeLa-R и в неопухолевых клетках эмбриональных почек человека HEK 293 в условиях голодания двух типов – 24- и 48-часового культивирования в среде DMЕM без сыворотки и 4-часовой инкубации в минимальной среде Эрла. В работе оценивали жизнеспособность клеток методом МТТ и экспрессию генов апоптоза (BCL2, BAX, CASP3) и аутофагии (ULK1, BECN1, ATG5, ATG14, MAP1LC3B) методом ПЦР в реальном времени. Культивирование в условиях сывороточного голодания и в среде Эрла привело к значительному снижению жизнеспособности клеток HEK 293, но не оказало влияния на клетки HeLa-V и HeLa-R. В опухолевых клетках обеих линий увеличивалась экспрессия гена антиапоптотического белка BCL2, в то время как в клетках HEK 293 снижалось соотношение генов BCL2/BAX и активировался ген CASP3. В клетках HeLa-V и HeLa-R в условиях недостатка питательных веществ наблюдались различные комбинации стимуляции генов начальных этапов аутофагии ULK1, BECN1, ATG5 и ATG14, но ни один из вариантов обработки не влиял на экспрессию гена MAP1LC3B. В клетках HEK 293 сывороточное голодание привело к увеличению уровня экспрессии генов BECN1, ATG5, ATG14 и MAP1LC3B. Таким образом, стимуляция аутофагии в клетках HeLa, особенно HeLa-R, препятствует развитию процессов апоптоза, в то время как в клетках HEK 293 процессы апоптоза и аутофагии происходят параллельно. Культивирование в среде DMEM без сыворотки в течение 48 ч является наиболее эффективным способом индукции аутофагии в клетках опухолевых линий и соответственно наиболее подходящей моделью для изучения роли аутофагии в развитии их резистентности к апоптотическому пути гибели.

Ключевые слова: HeLa, HEK 293, метаболическое голодание, гены апоптоза, гены аутофагии

Список литературы

  1. Chern YJ, Tai IT (2020) Adaptive response of resistant cancer cells to chemotherapy. Cancer -Biol Med 17(4): 842–863. https://doi.org/10.20892/j.issn.2095-3941.2020.0005

  2. Noguchi M, Hirata N, Tanaka T, Suizu F, Nakajima H, Chiorini JA (2020) Autophagy as a modulator of cell death machinery. Cell Death Dis 11: 517. https://doi.org/10.1038/s41419-020-2724-5

  3. Thorburn A (2018) Autophagy and disease. J Biol Chem 293(15): 5425–5430. https://doi.org/10.1074/jbc.R117.810739

  4. Goldsmith J, Levine B, Debnath J (2014) Autophagy and cancer metabolism. Methods Enzymol 542: 25–57. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-416618-9.00002-9

  5. Zhang T, Yu J, Cheng S, Zhang Y, Zhou CH, Qin J, Luo H (2023) Research Progress on the Anticancer Molecular Mechanism of Targets Regulating Cell Autophagy. Pharmacology 108(3): 224–237. https://doi.org/10.1159/000529279

  6. Rahman MA, Saikat AS, Rahman MS, Islam M, Parvez MA, Kim B (2023) Recent Update and Drug Target in Molecular and Pharmacological Insights into Autophagy Modulation in Cancer Treatment and Future Progress. Cells 12(3): 458. https://doi.org/10.3390/cells12030458

  7. Su M, Mei Y, Sinha S (2013) Role of the Crosstalk between Autophagy and Apoptosis in Cancer. J Oncol 2013: 102735. https://doi.org/10.1155/2013/102735

  8. King KE, Losier TT, Russell RC (2021) Regulation of Autophagy Enzymes by Nutrient Signaling. Trends Biochem Sci 46(8): 687–700. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2021.01.006

  9. Kong EY, Cheng SH, Yu KN (2018) Induction of autophagy and interleukin 6 secretion in bystander cells: metabolic cooperation for radiation-induced rescue effect? J Radiat Res 59(2): 129–140. https://doi.org/10.1093/jrr/rrx101

  10. Bampton ET, Goemans CG, Niranjan D, Mizushima N, Tolkovsky AM (2005) The dynamics of autophagy visualized in live cells: from autophagosome formation to fusion with endo/lysosomes. Autophagy 1(1): 23–36. https://doi.org/10.4161/auto.1.1.1495

  11. Chen Y, Azad MB, Gibson SB (2009) Superoxide is the major reactive oxygen species regulating autophagy. Cell Death Differ 16(7): 1040–1052. https://doi.org/10.1038/cdd.2009.49

  12. Racz GA, Nagy N, Tovari J, Apati A, Vertessy BG (2021) Identification of new reference genes with stable expression patterns for gene expression studies using human cancer and normal cell lines. Sci Rep 11: 19459. https://doi.org/10.1038/s41598-021-98869-x

  13. Rao X, Huang X, Zhou Z, Lin X (2013) An improvement of the 2^(-delta delta CT) method for quantitative real-time polymerase chain reaction data analysis. Biostat Bioinforma Biomath 3(3): 71–85.

  14. Eichhorn JM, Alford SE, Sakurikar N, Chambers TC (2014) Molecular analysis of functional redundancy among anti-apoptotic Bcl-2 proteins and its role in cancer cell survival. Exp Cell Res. 322: 415–424. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2014.02.010

  15. Singh R, Letai A, Sarosiek K (2019) Regulation of apoptosis in health and disease: the balancing act of BCL-2 family proteins. Nat Rev Mol Cell Biol. 20: 175–193. https://doi.org/10.1038/s41580-018-0089-8

  16. Dixit VM (2023) The road to death: Caspases, cleavage, and pores. Sci Adv 9(17): eadi2011. https://doi.org/10.1126/sciadv.adi2011

  17. Sahoo G, Samal D, Khandayataray P, Murthy MK (2023) A Review on Caspases: Key Regulators of Biological Activities and Apoptosis. Mol Neurobiol 60(10): 5805–5837. https://doi.org/10.1007/s12035-023-03433-5

  18. Lamark T, Johansen T (2021) Mechanisms of Selective Autophagy. Annu Rev Cell Dev Biol 37: 143–169. https://doi.org/10.1146/annurev-cellbio-120219-035530

  19. Majeed ST, Majeed R, Andrabi KI (2022) Expanding the view of the molecular mechanisms of autophagy pathway. J Cell Physiol 237(8): 3257–3277. https://doi.org/10.1002/jcp.30819

  20. Rong Z, Zheng K, Chen J, Jin X (2022) Function and regulation of ULK1: From physiology to pathology. Gene 840: 146772. https://doi.org/10.1016/j.gene.2022.146772

  21. Vega-Rubín-de-Celis S (2019) The Role of Beclin 1-Dependent Autophagy in Cancer. Biology 9(1): 4. https://doi.org/10.3390/biology9010004

  22. Prerna K, Dubey VK (2022) Beclin1-mediated interplay between autophagy and apoptosis: New understanding. Int J Biol Macromol 204: 258–273. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.005

  23. Menon MB, Dhamija S (2018) Beclin 1 Phosphorylation – at the Center of Autophagy Regulation. Front Cell Dev Biol 6: 137. https://doi.org/10.3389/fcell.2018.00137

  24. Ohashi Y (2021) Activation Mechanisms of the VPS34 Complexes. Cells 10(11): 3124. https://doi.org/10.3390/cells10113124

  25. Zhou P, Zhang Z, Liu M, Li P, Zhu Y (2023) Effects of autophagy‑related gene 5 on tumor development and treatment (Review). Oncol Rep 50(2): 155. https://doi.org/10.3892/or.2023.8592

  26. Changotra H, Kaur S, Yadav SS, Gupta GL, Parkash J, Duseja A (2022) ATG5: A central autophagy regulator implicated in various human diseases. Cell Biochem Funct 40(7): 650–667. https://doi.org/10.1002/cbf.3740

  27. Chen KD, Lin CC, Tsai MC, Huang KT, Chiu KW (2018) Tumor microenvironment mediated by suppression of autophagic flux drives liver malignancy. Biomed J 41(3): 163–168. https://doi.org/10.1016/j.bj.2018.03.002

  28. Tanida I, Ueno T, Kominami E (2004) LC3 conjugation system in mammalian autophagy. Int J Biochem Cell Biol 36(12): 2503–2518. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2004.05.009

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал