Charakterizace role vybraných anti-apoptotických proteinů z Bcl-2 rodiny v mitochondriálním metabolismu.

Abstract

Proteiny z rodiny Bcl-2 jsou již po více než tři desetiletí předmětem intenzivního výzkumu, a to zejména pro jejich klíčovou roli v principiálním modu regulované buněčné smrti - apoptóze. V posledním desetiletí se Bcl-2 proteiny stále více propojují s rozmanitými buněčnými signalizacemi a je nyní kladen důraz i na jejich roli v regulaci buněčného metabolismu a respiraci. V této práci jsme analyzovali roli Bcl-2 proteinů pomocí jejich eliminace ve vybraných nádorových liniích metodou CRISPR-Cas12a a následné analýzy mitochondriální respirace, glykolýzy a hladiny klíčových metabolitů. Naše výsledky potvrdily vliv Bcl-2 proteinů na úroveň mitochondriální respirace, přičemž eliminace anti-apoptotických proteinů Bcl-2, Bcl-XL či Mcl-1 dokázala snížit výrazně vyšší respiraci modelových U87-MG glioblastomových buněk s eliminovanou expresí pro-apoptotických proteinů Bax a Bak na úroveň parentálních buněk. Ztráta multidoménových jak pro-apoptotických, tak i anti-apoptotických proteinů z Bcl-2 rodiny výrazně ovlivňuje mitochondriální respiraci a poukazuje tak na jejich účast v regulaci oxidativní fosforylace.

Proteins from the Bcl-2 family are now for over 30 years widely studied mainly for their key role in apoptosis, a principal mode of regulated cell death. In the last ten years Bcl-2 proteins were also linked to the regulation of cellular signaling, mainly cellular metabolism and respiration. In this study we aimed to analyze non-apoptotic function of Bcl-2 proteins by their genetic elimination using the CRISPR-Cas12a approach and by the subsequent analysis of mitochondrial respiration, glycolysis and metabolic profiling. Our results confirmed that Bcl-2 proteins can modulate the level of mitochondrial respiration. The elimination of anti-apoptotic proteins Bcl-2, Bcl-XL and Mcl-1 decreased high respiration of cells lacking pro-apoptotic proteins Bax and Bak to the levels observed in parental U87-MG glioblastoma cells. Therefore, the loss of anti-apoptotic Bcl-2 proteins has greatly impacted mitochondrial respiration and it points to their role in a regulation of oxidative phosphorylation.