Χαρακτηρισμός της επίδρασης του εκκριτώματος των CDC6oe κυττάρων στο σηματοδοτικό μονοπάτι ERK/MARK

Η κυτταρική γήρανση αποτελεί κατάσταση μόνιμης αναστολής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, κατά την οποία τα κύτταρα παραμένουν μεταβολικά ενεργά. Αποτελεί φυσιολογικό μηχανισμό προστασίας έναντι της ανεξέλεγκτης κυτταρικής αύξησης και συνδέεται με τη συσσώρευση βλαβών στο DNA. Η υπερέκφραση γονιδίωνπου εμπλέκονται στην αντιγραφική αδειοδότηση μπορεί να προκαλέσει αντιγραφικόστρες και ανώμαλη κυτταρική αύξηση, οδηγώντας στην εγκαθίδρυση γήρανσης. Ένα τέτοιο γονίδιο είναι το CDC6, το οποίο κωδικοποιεί κρίσιμο παράγοντα της μηχανής αντιγραφής του DNA. Σε αυτή τη διατριβή χρησιμοποιήθηκε σύστημα επαγώγιμης έκφρασης του CDC6 για τη διερεύνηση των μεταβολικών και μοριακών μεταβολών που συνοδεύουν τη γήρανση που επάγεται από αντιγραφικό στρες. Η υπερέκφραση του CDC6 οδήγησε σε παροδική αύξηση του πολλαπλασιασμού τις δύο πρώτες ημέρες, ακολουθούμενη από σταδιακή μείωση και πλήρη εγκαθίδρυση μοριακών και φαινοτυπικών δεικτών γήρανσης την τρίτη ημέρα. Σε μεταβολικό επίπεδο παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές, με πλέον χαρακτηριστικές την αύξηση της γλυκόζης και τις δυναμικές αλλαγές των επιπέδων πουτρεσκίνης. Στοχευμένη μεταβολομική ανάλυση έδειξε αρχική αύξηση της πουτρεσκίνης και απότομη πτώση με την εγκαθίδρυση της γήρανσης, παράλληλα μεσυσσώρευση SA-β-gal θετικών κυττάρων. Η μείωση της πουτρεσκίνης αντανακλάταιστη μείωση της ODC1, του ενζύμου της de novo βιοσύνθεσής της, καθώς και στην καταστολή μεταγραφικών παραγόντων που ρυθμίζουν την έκφρασή της ODC1, όπως οMYC. Πειράματα με τροποποίηση της γλυκόζης έδειξαν ότι η έλλειψή της δεν επηρεάζει τη γήρανση. Αντιθέτως, η εξωγενής χορήγηση πουτρεσκίνης καθυστέρησε την εμφάνισητου γηραντικού φαινοτύπου και μείωσε τα επίπεδα TP53, ενώ η σίγαση της ODC1 επιτάχυνε τη γήρανση και αύξησε τη συσσώρευσή της, επιβεβαιώνοντας τον κεντρικό ρόλο του άξονα ODC1–πουτρεσκίνης. Σε μοριακό επίπεδο, ο CDC6 φάνηκε να ρυθμίζει τη βιοσύνθεση πολυαμινών μέσω ενός σηματοδοτικού κυκλώματος που περιλαμβάνειτις ERK, GSK3β και MYC: η πρώιμη ενεργοποίηση της ERK σταθεροποιεί τον MYC, ενώ η παρατεταμένη ενεργοποίηση του CDC6 οδηγεί στην εξαρτώμενη από το GSK3β αποδόμησή του, με συνακόλουθη μείωση της ODC1 και δέσμευση των κυττάρων στη γήρανση. Η εξωγενής πουτρεσκίνη αποκατέστησε τα επίπεδα MYC, ODC1 και pERK, αναδεικνύοντας έναν αναστρέψιμο σηματοδοτικό–μεταβολικό βρόχο. Επιπλέον, ανάλυση δεδομένων single-cell RNA-seq από ασθενείς με COVID-19 έδειξε μειωμένη έκφραση MYC και ODC1 σε κυψελιδικά επιθηλιακά κύτταρα με δείκτες γήρανσης, υποδηλώνοντας ότι ο ίδιος άξονας μπορεί να δρα και στο πνευμονικό επιθήλιο υπό συνθήκες στρες. Συμπερασματικά, τα ευρήματα αναδεικνύουν την πουτρεσκίνη ως καθοριστικό μεταβολικό σημείο ελέγχου στη γήρανση που προκαλείται από αντιγραφικό στρες.