Abstrakt
Demetyláza FTO (z angl. Fat mass and obesity associated) je zodpovědná za odstraňování nejrozšířenější epitranskriptomické modifikace v eukaryotické mRNA, N6- methyladenosinu (m6A). FTO spolu s dalšími demetylázami, metyltransferázami a m6A- čtecími proteiny tvoří regulační dráhu, která řídí množství, lokalizaci a biologický účinek m6A.
Dynamická regulace metylomu m6A v mozku během vývoje je nezbytná pro zachování mozkových funkcí. Předklinický výzkum navíc ukázal, že způsob regulace energetické rovnováhy pomocí m6A dráhy může být rozdílný v odlišných tkáních či buněčných typech.
Gen FTO je spojován s celoživotním rizikem obezity a rozvojem metabolického syndromu, a také s regulací celkového příjmu a výdeje energie v těle. O funkci dráhy m6A při řízení energetického metabolismu v mozku je však známo jen málo. Studium tohoto fenoménu je žádoucí mimo jiné pro lepší porozumění Alzheimerově chorobě, protože toto onemocnění je charakteristické poruchami energetického metabolismu mozku a stále více důkazů naznačuje, že narušená bioenergetika mozku může hrát roli v ranných fázích onemocnění, ještě před objevením klinických příznaků.
V této práci jsme se zaměřili na zkoumání role FTO v modelech dvou typů mozkových buněk, neuronů a astrocytů. Pomocí neuronálních buněk SH-SY5Y jsme chtěli zjistit, zda FTO hraje roli v procesu jejich diferenciace. Dále jsme zkoumali jak SH-SY5Y, tak astrocytární buňky CCF-STTG1, abychom zjistili, zda a jak FTO ovlivňuje bioenergetiku a expresní profil proteinů nezbytných pro správnou funkci těchto buněk. Nakonec jsme se více zaměřili na buňky CCF-STTG1 a zkoumali roli FTO v odolnosti buněk vůči streptozotocinu, in vitro modelu patogeneze Alzheimerovi choroby.
Zjistili jsme, že inhibice FTO může narušit normální diferenciaci buněk SH-SY5Y. Při inhibici FTO během procesu diferenciace jsme pozorovali nedostatečné morfologické změny buněk a rovněž změněný expresní profil neuronálních markerů. Dále ukazujeme, že modulace FTO mění proteom buněk SH-SY5Y a CCF-STTG1. Mezi odlišně regulovanými proteiny byly zjištěny proteiny ovlivňující funkci mitochondrií. V návaznosti na tento efekt bylo zjištěno, že inhibice FTO ovlivňuje mitochondriální respiraci a tento effekt je různý v neuronech a astrocytech. Dále jsme pozorovali, že inhibice FTO stimuluje biogenezi mitochondrií v astrocytech, což se projevilo nárůstem mitochondriální masy v buňkách, zvýšenou hladinou koaktivátoru 1 alfa receptorů aktivovaných peroxizomovými proliferátory typu gama (PGC-1α) a vyšším obsahem intracelulárního ATP. V neposlední řadě jsme zjistili, že astrocyty ovlivněné streptozotocinem nadměrně exprimují FTO. Naše výsledky ukazují, že inhibice FTO v astrocytech zlepšila životaschopnost buněk a snížila oxidační stres, apoptózu, reaktivitu a mitochondriální aberace vyvolané poškozujícím účinkem streptozotocinu.
