Η κυτταρική πρωτεϊνοσυνθετική ικανότητα ως βιοδείκτης περιβαλλοντικού stress
Loading...
Date
2013-01-31
Authors
Πυθαροπούλου, Σοφία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Οι ανησυχητικές διαστάσεις που έχει λάβει τα τελευταία χρόνια η περιβαλλοντική ρύπανση και ιδιαίτερα η ρύπανση του θαλάσσιου περιβάλλοντος, καθιστούν επιτακτική την ανάγκη εύρεσης και εγκαθίδρυσης νέων βιοδεικτών που μπορούν να συμβάλουν δραστικά στην έγκαιρη αναγνώριση της κατάστασης της υγείας του θαλάσσιου οικοσυστήματος και συνεπώς στη λήψη βελτιωτικών μέτρων για την αποκατάστασή του. Κυρίαρχο ρόλο ανάμεσα στους θαλάσσιους ρύπους κατέχουν τα βαρέα μέταλλα, τα οποία λόγω της ικανότητάς τους να επάγουν ή να προκαλούν οξειδωτικό στρες μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές, ακόμη και θανατογόνες βλάβες στους θαλάσσιους οργανισμούς. Η έκθεση σε μέταλλα προκαλεί την απορρύθμιση πολλών κυτταρικών διαδικασιών και κυρίως αυτών που διεξάγονται από μακρομοριακά σύμπλοκα, όπως η μεταφραστική μηχανή, τα οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε συνθήκες stress. Οι αλλαγές που προκαλούνται από το κυτταρικό stress στη διαδικασία της μετάφρασης καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα αποκρίσεων, που μπορεί να περιλαμβάνει μείωση της ολικής μετάφρασης ή αύξηση της μετάφρασης ειδικών mRNAs.
Ένας αποτελεσματικός τρόπος εκτίμησης των μεταφραστικών αποκρίσεων ενός οργανισμού στο περιβαλλοντικό stress είναι ο προσδιορισμός του μεταφραστικά ενεργού ριβοσωματικού κλάσματος των πολυσωμάτων. Επίσης, καθώς ρυθμιστικά γεγονότα μπορεί να συμβούν σε οποιοδήποτε βήμα της μετάφρασης, έγινε μία σειρά πειραμάτων, που αφορούν στον έλεγχο της μεταφραστικής λειτουργίας του μυδιού Mytilus galloprovincialis, οργανισμού που χρησιμοποιείται συχνά ως βιομάρτυρας, σε εργαστηριακές συνθήκες, υπό την επίδραση τριών μετάλλων, του υδραργύρου, του χαλκού και του καδμίου. Για την εκτίμηση της κατάστασης της υγείας των εκτεθειμένων μυδιών έγινε προσδιορισμός ορισμένων κλασικών, ευρέως χρησιμοποιούμενων βιοδεικτών, καθώς και βιοδεικτών οξειδωτικού στρες. Ο έλεγχος των μεταφραστικών αποκρίσεων των εκτεθειμένων μυδιών περιλάμβανε εκτίμηση του ποσοστού πολυσωμάτων και προσδιορισμό της επίδρασης των μετάλλων τόσο στο προπαρασκευαστικό στάδιο της μετάφρασης, δηλαδή την αμινοακυλίωση των υποστρωμάτων, όσο και στα τρία κύρια στάδια της μετάφρασης, δηλαδή την έναρξη, την επιμήκυνση και τον τερματισμό. Τα δεδομένα της μελέτης αυτής αποκαλύπτουν ότι τόσο ο υδράργυρος, όσο και ο χαλκός προκαλούν το ίδιο πρότυπο αλλαγών στη μεταφραστική λειτουργία των εκτεθειμένων μυδιών, οδηγώντας σε απορρύθμιση όλων των σταδίων και των ενδιάμεσων βημάτων της πρωτεϊνοσύνθεσης. Οι διαταραχές αυτές οφείλονται στο οξειδωτικό στρες που προκαλείται από τα μέταλλα αυτά και στην παράλληλη αδυναμία του συστήματος αντιοξειδωτικής άμυνας των κυττάρων να το αντιμετωπίσει. Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων επιβεβαιώνει την αρνητική επίδραση του οξειδωτικού στρες που προκαλείται από τα μέταλλα στη μετάφραση, με μία στατιστικά σημαντική συσχέτιση το ποσοστού πολυσωμάτων με τους βιοδείκτες οξειδωτικού στρες. Από την άλλη, τα αποτελέσματα της έκθεσης των μυδιών στο κάδμιο διαφοροποιούνται σημαντικά. Αρχικά, η έκθεση των μυδιών στο μέταλλο αυτό προκαλεί μία έντονη διαταραχή στην πρωτεϊνοσυνθετική διαδικασία, οφειλόμενη στην πρόκληση οξειδωτικού στρες. Με την πάροδο όμως το χρόνου, τα κύτταρα καταφέρνουν να διεγείρουν τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς, που σε αυτή την περίπτωση αντιπροσωπεύονται κυρίως από τις μεταλλοθειονίνες, με αποτέλεσμα να καταφέρνουν να ανταπεξέλθουν στη δύσκολες συνθήκες και να αναχαιτίσουν την αρνητική επίδραση του καδμίου, γεγονός που οδηγεί σε ανάκαμψη της μεταφραστικής ικανότητας των μυδιών αυτών, στο τέλος της περιόδου έκθεσης. Το διφασικό προφίλ της επίδρασης του καδμίου αντανακλάται στην έλειψη συσχέτισης μεταξύ του ποσοστού πολυσωμάτων των εκτεθειμένων στο κάδμιο μυδιών και των βιοδεικτών οξειδωτικού στρες αλλά και των λοιπών βιοδεικτών.
Description
Keywords
Πρωτεϊνική σύνθεση, Περιβαλλοντικό stress