DNA damage and signalling pathways in cellular senescence

Abstract

Organisms such as mammals need tissue renewal as an important process for maintenance of their viability. Because proliferation is essential also for tumourigenesis, cells need tumour-suppressor mechanisms to protect organism against cancer. Cellular senescence, the permanent state of cell-cycle arrest, features one of these intrinsic barriers against tumourigenesis after DNA damage and understanding of this process may lead to finding of novel therapeutic targets and to optimization of chemotherapy for patients with cancer. In the first part of the PhD thesis, we investigated activation of JAK/STAT signalling pathway in drug-induced senescence. We used genotoxic drugs like aphidicolin, camptothecine, 5-bromo- 2'-doexyuridin, etoposide or thymidine to induce premature senescence in normal and cancer cells. All this chemicals were able to persistently activate JAK/STAT signalling in monitored cells. Activation of STATs was accompanied with up-regulation of expression of interferon-stimulated genes (ISGs), such as MX1, IRF1, IRF7 and PML. Since IRF1 and IRF7 can be directly involved in stimulation of the IFN genes, we show activated expression as well as secretion of IFNbeta and IFNgamma, but not IFNalpha in drug-induced senescent cells. Furthermore, an inhibition of JAK1 as a major kinase of STAT...

Pro mnohobuněčné organismy včetně savců představuje regenerace tkání důležitý proces pro zachování jejich životaschopnosti. Vzhledem k tomu, že je proliferace buněk klíčová i pro vznik nádorů, musely si organismy vyvinout mechanismy chránící je proti zhoubnému bujení. Buněčná senescence jako permanentní zástava buněčného cyklu představuje jednu z bariér proti vzniku nádorů po poškození DNA. Pochopení tohoto procesu proto může vést k nalezení nových terapeutických cílů a optimalizaci chemoterapie u pacientů s rakovinou. V první části disertační práce jsme se zabývali aktivací signální dráhy JAK/STAT u buněčné senescence vyvolané chemoterapeutiky jak v normálních tak nádorových buňkách. Pro tento účel jsme použili genotoxické látky afidikolin, kamptotecin, 5-brom-2'-deoxyuridin, etoposid nebo tymidin. Zjistili jsme, že všechny tyto chemikálie jsou schopny dlouhodobě aktivovat signální dráhy JAK/STAT ve sledovaných buňkách. Aktivace těchto drah byla doprovázena zvýšením exprese genů stimulovaných interferony (ISGs), jako jsou MX1, IRF1, IRF7 a PML. IRF1 a IRF7 se můžou přímo podílet na indukci genů kódujících interferony a u chemicky indukovaných senescentních buněk jsme skutečně zjistili zvýšenou expresi a sekreci IFNbeta a IFNgama, avšak překvapivě ne genů ze skupiny IFNalfa. Inhibice JAK1 jakožto...