Računsko in eksperimentalno preučevanje modulacije senescentnih celicPrašnikar, Eva (Avtor) Borišek, Jure (Mentor) Perdih, Andrej (Komentor) Senescentne celiceimunski sistemNKG2A/CD94NKG2C/CD94senolitikiStaranje je poglavitni dejavnik tveganja za razvoj številnih, s starostjo povezanih bolezni, kot so demenca, hipertenzija, ateroskleroza, rak, avtoimunske in druge bolezni. Mnoge raziskave dokazujejo, da staranje ni programiran proces in da bi nanj, posledično tudi na s starostjo povezane bolezni, lahko vplivali z zunanjimi terapevtskimi pristopi. Eden takšnih je modulacija ali odstranjevanje senescentnih celic, ki se kot odziv na različne stresorje ustavijo v fazi G1 ali G2 celičnega cikla, izrazijo svoj specifični fenotip ter se s starostjo začnejo kopičiti v organizmu. Področje celične senescence je dokaj novo področje raziskav, zato ostajajo odprta še številna vprašanja, tako glede mehanizma nastanka kot razlogov za kopičenje senescentnih celic v poznejših letih. Navkljub tem izzivom že poteka intenziven razvoj spojin s terapevtskim učinkom prek delovanja na senescenco, t. i. senoterapevtikov, saj je povečana količina teh celic povezana z razvojem s starostjo povezanih bolezni. Spojine delimo v dve glavni skupini: na senomorfike, s katerimi moduliramo nekatere procese v senescentnih celicah, najpogosteje s senescenco povezan sekretorni fenotip (SASP), ter senolitike, ki senescentne celice odstranijo iz organizma prek izzvane apoptoze. Nekatere od razvitih spojin so že vstopile v klinične faze raziskav. V prvem delu disertacije smo s pomočjo molekulskih simulacij podrobneje preučili enega od mehanizmov, ki vključuje komponente imunskega sistema in je potencialno odgovoren za kopičenje senescentnih celic, povezanih s starostjo. Namreč zaradi povečane prisotnosti inhibitornega kompleksa HLA-E/ß2m/nonapeptid/NKG2A/CD94, ki se tvori med senescentnimi in naravnimi celicami ubijalkami ali celicami CD8+, so te bolj zaščitene pred citotoksičnim delovanjem slednjih. Za celostno obravnavo prepoznave liganda z receptorji imunskih celic smo v raziskavo vključili še komplekse, ki vsebujejo aktivacijski receptor NKG2C/CD49, ki je prav tako prisoten na omenjenih celicah imunskega sistema. Za inhibitorni imunski kompleks smo zgradili model na ravni atomov, opredelili ključne interakcije za prenos signala ter tako postavili izhodišča za racionalno načrtovanje biokemičnih in strukturnih študij kot tudi usmerjeno načrtovanje intervencij za modulacijo zaviralnega učinka na naravne celice ubijalke in celice CD8+. Podobno smo pri modelu na ravni atomov aktivacijskega imunskega kompleksa opredelili ključne interakcije za prenos signala in postavili izhodišča za ciljno načrtovanje nadaljnjih eksperimentov. S pomočjo simulacij smo preučevali še vpliv mutacij nonapeptida na njegovo vezavo na HLA-E in na prenos signala prek inhibitornega receptorja. Tako smo podali smernice za načrtovanje peptidov, peptidomimetikov in malih molekul, ki bi lahko preprečile inhibicijo citotoksičnega učinka imunskih celic. V drugem delu raziskav smo izvedli virtualno rešetanje z uporabo kriterija strukturne podobnosti z izbranimi znanimi senolitiki, da bi identificirali nove spojine s senolitičnimi lastnostmi. Dodatno smo v testiranje vključili tudi nekaj molekul, izbranih glede na podatke iz literature. Senolitični potencial izbranih spojin zadetkov smo testirali na senescentnih fibroblastih, obenem pa v ta namen predhodno razvili in validirali presejalni test za iskanje potencialnih senolitikov. Pridobljena nova spoznanja na področju temeljnega razumevanja regulacije in modulacije količine senescentnih celic prek komponent imunskega sistema ter ovrednotenje nove molekule s senolitičnim učinkom prinašajo nove informacije za ovrednotenje celične senescence kot potencialne nove tarče za zdravljenje s starostjo povezanih bolezni.20232023-02-11 07:15:08Doktorsko delo/naloga144287sl