Az autofágia mechanizmusának, szabályozásának, sejt és fejlődésbiológiai szerepének komplex jellemzése sejtbiológiai és genetikai módszerekkel Caenorhabditis elegansban = Complex characterisation of the mechanism, regulation, cellular and development role of autophagy in Caenorhabditis elegans by methods of cell biology and genetics

Az autofágiát és autofág gének hatását jellemeztük C. elegansban vad, mutáns, RNAi-vel csendesített, gfp-vel jelzett autófág fehérjéket expresszáló törzsekben. Legfontosabb eredményeink a következők. (1) A bec-1/Atg6 eszenciális gén; a BEC-1 együttműködik az autofágiában szereplő III típusú PI3-kinázzal (LET-512/Vps34); komplexet képez az antiapoptotikus CED-9/Bcl-2-vel és csökkent szintje CED-3/Caspase-függő programozott sejthalált indukál; a bec-1 az autofágia és az apoptózis közötti kapocsként szerepelhet. (2) Mutációs és RNAi analízis szerint az autofágia szabályozásában szereplő inzulin/IGF szignalizáció sextől függő és korrelál a C. elegans tanulási képességével. (3) Az unc-51/Atg1, bec-1 és a lgg-1/Atg8 autofág gének inaktiválása gátolja a toxikus ioncsatorna-függő neurondegenerációt; a CeTOR által közvetített autofágiát gátló jelátviteli út védi a sejteket a nekrotikus pusztulástól; a fokozott autofágiával járó éhezés segíti a nekrózist. (4) Az unc-51 and bec-1 gén inaktiválása kis testméretet eredményez; az unc-51 és a bec-1 funkcióvesztéses mutációja szupresszálja nagy testméretű insulin/IGF-1 vagy TGF-? mutánsok fenotípusát; az autofág géneknek szerepük van a testméret szabályozásában. (5) Az autofágiában szereplő több gén (unc-51, bec-1, let-512) mutációiban fellépő membránátalakulások (pl. A multilammelláris és -vezikuláris testek expanziója, az ER tubularizációja) ezen géneknek az endomembrán szerkezetre gyakorolt eddig ismeretlen hatását tükrözik. | We have studied autophagy and related genes in wild type C. elegans, strains treated with RNAi and expres- sing gfp-tagged proteins. Our most important results are the following. (1) The Atg6/bec-1 is essential for development; BEC-1 interacts with the class III PI3 kinase LET-512 with important role in autophagy; BEC-1 forms a complex with the antiapoptotic protein CED-9/Bcl-2; its depletion triggers CED-3/Caspase-dependent programmed cell death; bec-1 may represent a link between autophagy and apoptosis. (2) RNAi and mutation analysis shows that the insulin/IGF pathway implicated in the regulation of autophagy, is sex-dependent and correlates with the learning ability of the worm. (3) The inactivation of the autophagy genes unc-51/Atg1, bec-1 and lgg-1/Atg8 suppresses neurodegeneration in toxic ion channel mutants; the CeTOR signaling that downregulates autophagy protects neurons from necrotic cell death; nutrient deprivation promotes nec- rosis. (4) Mutational inactivation of unc-51 and bec-1 results in small body size; loss-of-function mutations in unc-51 and bec-1 suppress the giant phenotype of mutants with aberrant insulin/IGF-1 or TGF-? signaling; autophagy genes have role in regulation of body size. (5) Mutations of several autophagy genes (unc-51, bec-1, let-512) lead to special endomembrane changes (e.g. expansion of multilamellar and multivesicular bodies, tubularization of ER) pointing to hitherto unknown effect of these genes on the endo- membranes

In vitro degradation and antitumor activity of oxime bond-linked daunorubicin-GnRH-III bioconjugates and DNA-binding properties of daunorubicin-amino acid metabolites.

Bioconjugates with receptor-mediated tumor-targeting functions and carrying cytotoxic agents should enable the specific delivery of chemotherapeutics to malignant tissues, thus increasing their local efficacy while limiting the peripheral toxicity. In the present study, gonadotropin-releasing hormone III (GnRH-III; Glp-His-Trp-Ser-His-Asp-Trp-Lys-Pro-Gly-NH(2)) was employed as a targeting moiety to which daunorubicin was attached via oxime bond, either directly or by insertion of a GFLG or YRRL tetrapeptide spacer. The in vitro antitumor activity of the bioconjugates was determined on MCF-7 human breast and HT-29 human colon cancer cells by 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. Their degradation/stability (1) in human serum, (2) in the presence of cathepsin B and (3) in rat liver lysosomal homogenate was analyzed by liquid chromatography in combination with mass spectrometry. The results show that (1) all synthesized bioconjugates have in vitro antitumor effect, (2) they are stable in human serum at least for 24 h, except for the compound containing an YRRL spacer and (3) they are hydrolyzed by cathepsin B and in the lysosomal homogenate. To investigate the relationship between the in vitro antitumor activity and the structure of the bioconjugates, the smallest metabolites produced in the lysosomal homogenate were synthesized and their binding to DNA was assessed by fluorescence spectroscopy. Our data indicate that the incorporation of a peptide spacer in the structure of oxime bond-linked daunorubicin-GnRH-III bioconjugates is not required for their antitumor activity. Moreover, the antitumor activity is influenced by the structure of the metabolites (daunorubicin-amino acid derivatives) and their DNA-binding properties