The maintenance of the neural stem cell population during embryonic brain development is crucial for the production of the right number of neurons. Cell cycle progression and balance between exit or re- entry and precise DNA replication are decisive parameters to this end.
The protein Geminin is an important cell cycle regulator. It is expressed during distinct phases of the cell cycle and by interacting with the DNA replication factor Cdt1 it prevents DNA re-replication. In addition, Geminin interacts with and inhibits transcription factors and chromatin remodelling complexes that are mediating neuronal differentiation, thus ensuring the maintenance of the neural progenitor pool.
Conditional deletion of Geminin in trasgenic mice before the onset of neurogenesis, causes craniofacial and brain abnormalities. Specifically, we studied how proliferation, differentiation and DNA damage were affected in the mutant mice. In addition, we used the chronic myelogenous leukemia cell line K562 to examine the effects of Geminin deletion on DNA replication stress.
Our results indicate that conditional deletion of Geminin before the onset of neurogenesis reduces the number of progenitors in the S phase of the cell cycle, while not affecting those in M phase . Moreover, the ablation of Geminin negatively impacts on the differentiation of progenitors and induces DNA damage. On the other hand, our in vitro study indicates that the deletion of Geminin induces replication stress.
(EL)
H ακριβής και πλήρης αντιγραφή του DNA αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για τον πολλαπλασιασμό των νευρικών βλαστικών κυττάρων στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο καθότι καθορίζει τον αναπτυξιακό πολλαπλασιασμό και διασφαλίζει τη γενομική σταθερότητα. Επομένως η ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου των νευρικών προγονικών κυττάρων στον εγκεφαλικό φλοιό σχετίζεται άμεσα με τη νευρογένεση. Ο ρυθμός εξέλιξης του κυτταρικού κύκλου και η ισορροπία εισόδου ή εξόδου σε αυτόν αποτελούν καθοριστικές παραμέτρους για τη διατήρηση του πληθυσμού των νευρικών προγονικών κυττάρων αλλά και για τη παραγωγή του σωστού αριθμού νευρώνων.
Η πρωτεΐνη Geminin αποτελεί κεντρικό ρυθμιστή του κυτταρικού κύκλου καθότι αλληλεπιδρά με τον παράγοντα Cdt1 και εμποδίζει την επαναδειοδότηση της αντιγραφής. Επιπλέον αλληλεπιδρά με μεταγραφικούς παράγοντες αλλά και σύμπλοκα αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης. Επομένως, η Geminin εμπλέκεται τόσο στις λειτουργίες του κυτταρικού πολλαπλασιασμού όσο και στην κυτταρική διαφοροποίηση. Η αποσιώπηση της Geminin σε έμβρυα διαγονιδιακών μυών πριν την έναρξη της νευρογένεσης οδηγεί σε σειρά μορφολογικών αλλοιώσεων.
Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να μελετήσουμε το μηχανισμό ο οποίος ευθύνεται για τις αλλοιώσεις αυτές, εστιάζοντας στη διερεύνηση των παραμέτρων του κυτταρικού κύκλου. Πιο συγκεκριμένα, εξετάζουμε την εμφάνιση βλαβών στο DNA σαν πιθανή αιτία διαταραχής της φυσιολογικής εξέλιξης του κυτταρικού κύκλου. Τέλος, μελετάμε την πιθανή πρόκληση αντιγραφικού stress στα καρκινικά κύτταρα K562 μετά την απαλοιφή της Geminin.
Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι η απαλοιφή της Geminin πριν την έναρξη της νευρογένεσης προκαλεί μείωση των προγονικών κυττάρων του εγκεφαλικού φλοιού που βρίσκονται στη φάση S του κυτταρικού κύκλου ενώ δεν επηρεάζει αυτά που βρίσκονται στη φάση Μ. Επιπλέον, η απαλοιφή της Geminin έχει αρνητικό αντίκτυπο στη διαδικασία διαφοροποίησης των προγονικών κυττάρων και επάγει βλάβες στο DNA. Από την άλλη πλευρά, οι in vitro μελέτες αποσιώπησης της Geminin υποδεικνύουν επαγωγή του αντιγραφικού stress.
(EL)
University of Patras
