Каспаза-2 (Casp-2) — фермент, регулирующий развитие апоптотических процессов в клетке. Пре-мРНК Casp-2 подвергается альтернативному сплайсингу, в результате которого образуются белковый продукт Casp-2L, проявляющий каталитическую активность, и неактивный Casp-2S вариант. Механизм альтернативного сплайсинга пре-мРНК Casp-2 изучен недостаточно полно, однако известно, что апоптотические эндонуклеазы участвуют в регуляции активности Casp-2. Целью данной работы было изучение связи апоптотической эндонуклеазы EndoG и Casp-2 и роли EndoG в регуляции альтернативного сплайсинга пре-мРНК Casp-2. Обнаружена взаимосвязь между экспрессией EndoG и сплайс-форм Casp-2 в CD4⁺ и СD8⁺ Т-лимфоцитах человека, которая корреляция усиливалась при инкубации клеток с ингибитором топоизомеразы II этопозидом. Повышение экспрессии Casp-2S сплайс-варианта обнаружено при сверхэкспрессии EndoG в CD4⁺ Т-клетках, при обработке клеточной цитоплазмы и ядер рекомбинантной EndoG, а также при инкубации ядер с подвергнутой протеолитическому расщеплению рекомбинантной EndoG РНК. Альтернативный сплайсинг Casp-2 индуцировали 60-членным РНК-олигонуклеотидом в изолированных клеточных ядрах и при трансфекции клеток. Идентифицирована длинная некодирующая РНК размером 1016 оснований, из которой образуется активный РНК-олигонуклеотид. На основании полученных результатов предложен следующий механизм сплайсинга мРНК: с кодирующей цепи гена Casp-2 синтезируется пре-мРНК, а с матричной цепи синтезируется длинная не кодирующая РНК. EndoG вырезает из длинной некодирующей РНК 60-членный РНК-олигонуклеотид, комплементарный пре-мРНК Casp-2, в месте соединения экзона 9 и интрона 9, взаимодействие которых вызывает индукцию альтернативного сплайсинга.
Жданов Д.Д. и др. Индукция альтернативного сплайсинга каспазы-2 апоптотической эндонуклеазой EndoG // Биомедицинская химия. - 2024. - Т. 70. -N 4. - С. 218-230.
Жданов Д.Д. и др., "Индукция альтернативного сплайсинга каспазы-2 апоптотической эндонуклеазой EndoG." Биомедицинская химия 70.4 (2024): 218-230.
Жданов, Д. Д., Гладилина, Ю. А., Шишпарёнок, А. Н. (2024). Индукция альтернативного сплайсинга каспазы-2 апоптотической эндонуклеазой EndoG. Биомедицинская химия, 70(4), 218-230.
Список литературы
Bao Q., Shi Y. (2007) Apoptosome: A platform for the activation of initiator caspases. Cell Death Differ., 14(1), 56–65. CrossRef Scholar google search
Vakifahmetoglu-Norberg H., Zhivotovsky B. (2010) The unpredictable caspase-2: What can it do? Trends Cell Biol., 20(3), 150–159. CrossRef Scholar google search
Wotawa A., Solier S., Logette E., Solary E., Corcos L. (2002) Differential influence of etoposide on two caspase-2 mRNA isoforms in leukemic cells. Cancer Lett., 185(2), 181–189. CrossRef Scholar google search
Aravind L., Dixit V.M., Koonin E.V. (1999) The domains of death: Evolution of the apoptosis machinery. Trends Biochem. Sci., 24(2), 47–53. CrossRef Scholar google search
Wang L., Miura M., Bergeron L., Zhu H., Yuan J. (1994) Ich-1, an Ice/ced-3-related gene, encodes both positive and negative regulators of programmed cell death. Cell, 78(5), 739–750. CrossRef Scholar google search
Jiang Z.H., Zhang W.J., Rao Y., Wu J.Y. (1998) Regulation of Ich-1 pre-mRNA alternative splicing and apoptosis by mammalian splicing factors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95(16), 9155–9160. CrossRef Scholar google search
Robertson J.D., Enoksson M., Suomela M., Zhivotovsky B., Orrenius S. (2002) Caspase-2 acts upstream of mitochondria to promote cytochrome c release during etoposide-induced apoptosis. J. Biol. Chem., 277(33), 29803–29809. CrossRef Scholar google search
Vakifahmetoglu H., Olsson M., Tamm C., Heidari N., Orrenius S., Zhivotovsky B. (2008) DNA damage induces two distinct modes of cell death in ovarian carcinomas. Cell Death Differ., 15(3), 555–566. CrossRef Scholar google search
Fushimi K., Ray P., Kar A., Wang L., Sutherland L.C., Wu J.Y. (2008) Up-regulation of the proapoptotic caspase 2 splicing isoform by a candidate tumor suppressor, RBM5. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105(41), 15708–15713. CrossRef Scholar google search
Tu S., McStay G.P., Boucher L.-M., Mak T., Beere H.M., Green D.R. (2006) In situ trapping of activated initiator caspases reveals a role for caspase-2 in heat shock-induced apoptosis. Nat. Cell Biol., 8(1), 72–77. CrossRef Scholar google search
Peart M.J., Tainton K.M., Ruefli A.A., Dear A.E., Sedelies K.A., O’Reilly L.A., Waterhouse N.J., Trapani J.A., Johnstone R.W. (2003) Novel mechanisms of apoptosis induced by histone deacetylase inhibitors. Cancer Res., 63(15), 4460–4471. Scholar google search
Dahal G.R., Karki P., Thapa A., Shahnawaz M., Shin S.Y., Lee J.S., Cho B., Park I.-S. (2007) Caspase-2 cleaves DNA fragmentation factor (DFF45)/inhibitor of caspase-activated DNase (ICAD). Arch. Biochem. Biophys., 468(1), 134–139. CrossRef Scholar google search
Brad A.M., Hendricks K.E.M., Hansen P.J. (2007) The block to apoptosis in bovine two-cell embryos involves inhibition of caspase-9 activation and caspase-mediated DNA damage. Reproduction (Cambridge, England), 134(6), 789–797. CrossRef Scholar google search
Nagata S., Nagase H., Kawane K., Mukae N., Fukuyama H. (2003) Degradation of chromosomal DNA during apoptosis. Cell Death Differ., 10(1), 108–116. CrossRef Scholar google search
Ruiz-Carrillo A., Renaud J. (1987) Endonuclease G: A (dG)n X (dC)n-specific DNase from higher eukaryotes. EMBO J., 6(2), 401–407. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Gladilina Y.A., Pokrovsky V.S., Grishin D.V., Grachev V.A., Orlova V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Plyasova A.A., Sokolov N.N. (2019) Endonuclease G modulates the alternative splicing of deoxyribonuclease 1 mRNA in human CD4+ T lymphocytes and prevents the progression of apoptosis. Biochimie, 157, 158–176. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Vasina D.A., Grachev V.A., Orlova E.V., Orlova V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Sokolov N.N. (2017) Alternative splicing of telomerase catalytic subunit hTERT generated by apoptotic endonuclease EndoG induces human CD4+ T cell death. Eur. J. Cell Biol., 96(7), 653–664. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д. (2021) Роль эндонуклеазы EndoG в регуляции альтернативного сплайсинга пре-мРНК апоптотических белков. Дисс. докт. наук, НИИ биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича, Москва. Scholar google search
Laukova M., Alaluf L.G., Serova L.I., Arango V., Sabban E.L. (2014) Early intervention with intranasal NPY prevents single prolonged stress-triggered impairments in hypothalamus and ventral hippocampus in male rats. Endocrinology, 155(10), 3920–3933. CrossRef Scholar google search
Pravdenkova S.V., Basnakian A.G., James S.J., Andersen B.J. (1996) DNA fragmentation and nuclear endonuclease activity in rat brain after severe closed head injury. Brain Res., 729(2), 151–155. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д., Плясова А.А., Гладилина Ю.А., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2019) Ингибирование активности каспазы-2 в клетках Т-клеточной лимфомы человека Jurkat при помощи переключающего сплайсинг олигонуклеотида к её пре-мРНК. Biomedical Chemistry: Research and Methods, 2(3), e00108. CrossRef Scholar google search
Nakama M., Kawakami K., Kajitani T., Urano T., Murakami Y. (2012) DNA-RNA hybrid formation mediates RNAi-directed heterochromatin formation. Genes Cells, 17(3), 218–233. CrossRef Scholar google search
Lopez J.P., Diallo A., Cruceanu C., Fiori L.M., Laboissiere S., Guillet I., Fontaine J., Ragoussis J., Benes V., Turecki G., Ernst C. (2015) Biomarker discovery: Quantification of microRNAs and other small non-coding RNAs using next generation sequencing. BMC Med. Genomics, 8, 35. CrossRef Scholar google search
Droin N., Beauchemin M., Solary E., Bertrand R. (2000) Identification of a caspase-2 isoform that behaves as an endogenous inhibitor of the caspase cascade. Cancer Res., 60(24), 7039–7047. Scholar google search
Parent N., Sané A.-T., Droin N., Bertrand R. (2005) Procaspase-2S inhibits procaspase-3 processing and activation, preventing ROCK-1-mediated apoptotic blebbing and body formation in human B lymphoma Namalwa cells. Apoptosis, 10(2), 313–322. CrossRef Scholar google search
Ohsato T., Ishihara N., Muta T., Umeda S., Ikeda S., Mihara K., Hamasaki N., Kang D. (2002) Mammalian mitochondrial endonuclease G. Digestion of R-loops and localization in intermembrane space. Eur. J.Biochem., 269(23), 5765–5770. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Fahmi T., Wang X., Apostolov E.O., Sokolov N.N., Javadov S., Basnakian A.G. (2015) Regulation of apoptotic endonucleases by EndoG. DNA Cell Biol., 34(5), 316–326. CrossRef Scholar google search
Васина Д.А., Жданов Д.Д., Орлова Е.В., Орлова В.С., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2017) Апоптотическая эндонуклеаза EndoG вызывает ингибирование активности теломеразы и злокачественную трансформацию CD4+-Т-клеток человека. Биохимия, 82(1), 76–91. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д., Васина Д.А., Орлова Е.В., Орлова В.С., Покровский В.С., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2017) Индуцированная цисплатином экспрессия апоптотической эндонуклеазы EndoG вызывает ингибирование активности теломеразы и злокачественную трансформацию CD4+ T лимфоцитов человека. Биомедицинская химия, 63(1), 13–26. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д., Васина Д.А., Орлова В.С., Орлова Е.В., Гришин Д.В., Гладилина Ю.А., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2017) Индукция апоптотической эндонуклеазы EndoG повреждающими ДНК агентами вызывает альтернативный сплайсинг каталитической субъединицы теломеразы hTERT и ингибирование активности теломеразы в CD4+ и CD8 +Т лимфоцитах человека. Биомедицинская химия, 63(4), 296–305. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д., Гладилина Ю.А., Покровская М.В., Александрова С.С., Гришин Д.В., Подобед О.В., Соколов Н.Н. (2017) Индукция альтернативного сплайсинга и ингибирование активности каталитической субъединицы теломеразы в T, В и NK клетках человека апоптотической эндонуклеазой EndoG. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 164(10), 479–483. CrossRef Scholar google search
Васина Д.А., Жданов Д.Д., Орлова Е.В., Орлова В.С., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2017) Ингибирование активности теломеразы при сверхэкспрессии апоптотической эндонуклеазы EndoG в CD4+ Т клетках человека. Молекулярная медицина, 15(6), 51–57. Scholar google search
Жданов Д.Д., Гладилина Ю.А., Гришин Д.В., Покровский В.С., Покровская М.В., Александрова С.С., Соколов Н.Н. (2018) Индукция альтернативного сплайсинга каталитической субъединицы теломеразы TERT, каспазы-2, ДНКазы I и BCL-x апоптотической эндонуклеазой EndoG в CD4+ Т-лимфоцитах человека, мыши и крысы. Биоорганическая химия, 44(1), 87–101. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Plyasova A.A., Gladilina Y.A., Pokrovsky V.S., Grishin D.V., Grachev V.A., Orlova V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Lobaeva T.A., Sokolov N.N. (2019) Inhibition of telomerase activity by splice-switching oligonucleotides targeting the mRNA of the telomerase catalytic subunit affects proliferation of human CD4+ T lymphocytes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 509(3), 790–796. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Plyasova A.A., Pokrovsky V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Gladilina Y.A., Sokolov N.N. (2020) Inhibition of nuclease activity by a splice-switching oligonucleotide targeting deoxyribonuclease 1 mRNA prevents apoptosis progression and prolong viability of normal human CD4(+) T-lymphocytes. Biochimie, 174, 34–43. CrossRef Scholar google search
Gladilina Y.A., Bey L., Hilal A., Neborak E.V., Blinova V.G., Zhdanov D.D. (2022) Cytoprotective activity of polyamines is associated with the alternative splicing of RAD51A pre-mRNA in normal human CD4+ T lymphocytes. Int. J. Mol. Sci., 23(3), 1863. CrossRef Scholar google search
Blinova V.G., Gladilina Y.A., Abramova A.A., Eliseeva D.D., Vtorushina V.V., Shishparenok A.N., Zhdanov D.D. (2023) Modulation of suppressive activity and proliferation of human regulatory T cells by splice-switching oligonucleotides targeting FoxP3 pre-mRNA. Cells, 13(1), 77. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Gladilina Y.A., Grishin D.V., Grachev V.A., Orlova V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Pokrovsky V.S., Sokolov N.N. (2018) Contact-independent suppressive activity of regulatory T cells is associated with telomerase inhibition, telomere shortening and target lymphocyte apoptosis. Molecular Immunology, 101, 229–244. CrossRef Scholar google search
Plyasova A.A., Zhdanov D.D. (2021) Alternative splicing of human telomerase reverse transcriptase (hTERT) and its implications in physiological and pathological processes. Biomedicines, 9(5), 526. CrossRef Scholar google search
Blinova V.G., Novachly N.S., Gippius S.N., Hilal A., Gladilina Y.A., Eliseeva D.D., Zhdanov D.D. (2021) Phenotypical and functional characteristics of human regulatory T cells during ex vivo maturation from CD4+ T lymphocytes. Appl. Sci., 11(13), 5776. CrossRef Scholar google search
Блинова В.Г., Гладилина Ю.А., Елисеева Д.Д., Лобаева Т.А., Жданов Д.Д. (2022) Повышенная супрессорная активность трансформированных ex vivo регуляторных Т-клеток в сравнении с нестимулированными клетками того же донора. Биомедицинская химия, 68(1), 55–67. CrossRef Scholar google search
Zhdanov D.D., Gladilina Y.A., Pokrovsky V.S., Grishin D.V., Grachev V.A., Orlova V.S., Pokrovskaya M.V., Alexandrova S.S., Sokolov N.N. (2018) Murine regulatory T cells induce death of effector T, B, and NK lymphocytes through a contactindependent mechanism involving telomerase suppression and telomere-associated senescence. Cell. Immunol., 331, 146–160. CrossRef Scholar google search
Жданов Д.Д., Лохонина А.В., Соколов Н.Н. (2017) Роль сплайс-вариантов каталитической субъединицы теломеразы человека hTERT в физиологических и патологических клеточных процессах. Молекулярная медицина, 15(1), 3–9. Scholar google search
