Роль сигнальної системи Keap1-Nrf2 у регуляції цитопротекторних реакцій

Abstract

Робота присвячена проблемі вивчення регуляторних механізмів у біологічних системах. У роботі розглянуто механізми цитопротекторних реакцій у відповіді на окислювальний стрес та цитопротекторні дії зовнішніх середовищних факторів. Розглянуто механізми захисту клітин від вільно- радикальних процесів, що здійснюються дією регуляторних факторів – Nrf2 та Keap1. Ця дипломна робота присвячена вивченню ролі сигнальної системи Keap1-Nrf2 у регуляції цитопротекторних реакцій. Keap1-Nrf2 є ключовим механізмом, що відповідає за захист клітин від окислювального стресу та токсичних впливів. Однак, механізми регуляції Keap1-Nrf2 та його точні функції ще не повністю зрозумілі. Метою є порівняльний аналіз існуючих методів отримання корегуючих біотехнологічних продуктів, що регулюють гомеостаз. Метою дослідження також є детальний аналіз молекулярних механізмів, що стоять за активацією Nrf2 та його взаємодією з Keap1, а також опис оптимальних шляхів отримання корегуючих речовин-регуляторів гомеостаза. Дослідження будуть зосереджені на вивченні та аналізі шляхів отримання сировини, що здатна регулювати рівень експресії досліджуваного фактору. У якості такої сировини були обрані куркума та кверцетин. Для них було проведено низку тестів на цитотоксичність, які включали в себе використання водорості Dunaliella viridis та тест Терасакі. Також розглядалася можливість отримання Nrf2 рекомбінантним шляхом. Отримані результати розширять наше розуміння механізмів, що лежать в основі цитопротекції, і можуть мати практичне значення для розробки нових стратегій лікування різноманітних захворювань, включаючи онкологічні захворювання та захворювання, пов'язані з окислювальним стресом.

The work is devoted to the problem of studying regulatory mechanisms in biological systems. Mechanisms of cytoprotective reactions in response to oxidative stress and cytoprotective actions of external environmental factors are considered in the work. Mechanisms of cell protection against free-radical processes carried out by the action of regulatory factors - Nrf2 and Keap1 are considered. This thesis is devoted to the study of the role of the Keap1-Nrf2 signaling system in the regulation of cytoprotective reactions. Keap1-Nrf2 is a key mechanism responsible for protecting cells from oxidative stress and toxic effects. However, the regulatory mechanisms of Keap1-Nrf2 and its precise functions are not yet fully understood. The goal is a comparative analysis of existing methods of obtaining corrective biotechnological products that regulate homeostasis. The purpose of the study is also to analyze in detail the molecular mechanisms behind the activation of Nrf2 and its interaction with Keap1, as well as the description of optimal ways of obtaining corrective substances-regulators of homeostasis. The research will focus on the study and analysis of the pathways for obtaining raw materials capable of regulating the expression level of the investigated factor. Turmeric and quercetin were chosen as such raw materials. A series of cytotoxicity tests were conducted using the Dunaliella viridis algae and the Terasaki assay. The possibility of obtaining recombinant Nrf2 was also considered. The obtained results will expand our understanding of the mechanisms underlying cytoprotection and may have practical implications for the development of new treatment strategies for various diseases, including oncological diseases and those associated with oxidative stress.