Characterization of intracellular signaling cascades in 4-hydroxynonenal-induced apoptosis: Map kinases and BCL-2 protein family

Abstract

Bu tezde 3T3 fibroblast hücrelerinde 4-hidroksinonenal (HNE) tarafından indüklenen apoptotik sinyal ileti yolaklarının ve resveratrol'ün bu yolakların üzerine etkisinin ortaya konulması için yapılan çalışmalar sunulmuştur.Elde edilen sonuçlar HNE'nin doza bağımlı olarak apoptosise ve oksidatif stres oluşumuna yol açtığını göstermiştir. HNE tarafından indüklenen apoptosis meknizmaları derinlemesine incelenmiş, HNE'nin JNK ve p38 proteinlerinin aktivasyonuna ve ERK 1/2 proteininin inhibisyonuna yol açtığı ortaya konulmuştur. HNE'nin aynı zamanda mitokondriden sitokrom c salınımına, kazpaz-9 ve kazpaz-3 aktivasyonunu sağladığı gözlenmiştir. Resveratrol'ün HNE tarafından indüklenen JNK ve kazpaz aktivasyonunu ve oksidatif stres oluşumunu engellediği ortaya konulmuştur. AP-1 aktivasyonu, c-Jun ve fosforile-c-Jun proteinlerinin HNE ile indüklenen artışı da resveratrol tarafından engellenmiştir. Dominant negatif c-Jun ve JNK1 overekspresyonları da HNE tarafından indüklenen apoptosisi önlemiştir, böylece JNK-c-Jun/AP-1 yolağının bu süreçteki rolü ortaya konulmuştur. Ek olarak HNE Bcl-2 proteininde azalmaya ve Bax, Bak Bim proteinlerinde artmaya yol açmıştır, bu etkiler de resveratrol tarafından önlenmiştir.JNK'a bağımlı c-Jun/AP-1 aktivasyonu ve resveratrol'ün koruyucu rolü ışığında elde edilen sonuçlar JNK'ın lipid peroksidasyon toksik ürünlerine hücresel cevapta kritik bir rol üstlendiğine işaret etmektedir. Resveratrol antioksidan özelliklerine ilaveten MAPkinazlar ve Bcl-2 proteinleri üzerinden gösterdiği etkilerle apoptosise bağımlı olarak gelişen hastalıklar için önemli bir potansiyel küçük moleküldür.

In this thesis we have studied the signaling pathways involved in HNE-inducedapoptotis and the effect of resveratrol in signal transduction mechanisms leading toapoptosis in 3T3 fibroblasts when exposed to 4-hydroxynonenal (HNE).The results demonstrate the ability of HNE to induce apoptosis and ROSformation in a dose-dependent manner. In order to get insight into the mechanisms ofapoptotic response by HNE, we followed MAP kinase and caspase activation pathways;HNE induced early activation of JNK and p38 proteins but downregulated the basalactivity of ERK 1/2. We were also able to demonstrate HNE-induced release ofcytochrome c from mitochondria, caspase-9 and caspase-3 activation. Resveratroleffectively prevented HNE-induced JNK and caspase activation hence apoptosis, as wellas the formation of ROS. Activation of AP-1 along with increased c-Jun and phospho-c-Jun levels could be inhibited by pretreatment of cells with resveratrol. Additionally,overexpression of dominant negative c-Jun and JNK1 in 3T3 fibroblasts prevented HNEinducedapoptosis, which indicates a role for JNK-c-Jun/AP-1 pathway. Moreover, HNEinduced decreased Bcl-2 and increased Bax, Bak and Bim protein levels, which could beprevented by resveratrol.In light of the JNK-dependent induction of c-Jun/AP-1 activation and theprotective role of resveratrol, these data indicate a critical potential role for JNK in thecellular response against toxic products of lipid peroxidation. Resveratrol also preventsmodulation of Bcl-2 proteins and formation of ROS by HNE. In this respect, resveratrolacting through MAP kinase and Bcl-2 protein pathways in addition to act as antioxidantquenchingreactive oxygen intermediates is a potential small molecule against apoptosisrelatedhuman pathologies.