Молекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации и электрогенеза в мезенхимальных стромальных клетках человека

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 14-14-00687

НазваниеМолекулярные механизмы внутриклеточной сигнализации и электрогенеза в мезенхимальных стромальных клетках человека

Руководитель Колесников Станислав Сергеевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биофизики клетки Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №1 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-204 - Биофизика

Ключевые слова внутриклеточная сигнализация, мезенхимальные стволовые клетки, гептаспиральные рецепторы, ионные каналы

Код ГРНТИ34.17.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Последние годы обозначили особый интерес к мезенхимальным стромальным клеткам (МСК) в связи с возможностью их использования для целей регенеративной медицины. Эти клетки способны дифференцироваться в клетки множественных линий, которые составляют основу мезенхимальных тканей, включая костную, мышечную, хрящевую, жировую, кожную и ряд других. Кроме того, МСК способны секретировать широкий спектр биологически активных молекул и паракринных факторов, которые необходимы для поддержания тканевого гомеостаза. Большинство исследовательских работ с МСК посвящены оценке их трансплантационного потенциала, исследованию механизмов, инициирующих и направляющих их дифференцировку, или анализу возможности управлять этими процессами in vitro. Гораздо меньшее внимание уделяется фундаментальным исследованиям сигнальных процессов в этих «неактивных» клетках, т.е. не вовлеченных непосредственно в выполнение ткане-специфичных биологических функций. В силу этого, существующие представления об их рецепторных, сигнальных и транспортных системах весьма ограничены. Между тем, без изучения этих систем вряд ли можно адекватно ответить на многие ключевые вопросы, например, каким образом in vivo обеспечивается стационарность пролиферирующей популяции МСК и пресекается ее неконтролируемый рост, или какие сигналы стимулируют и направляют миграцию этих клеток, запускают их дифференцировку и задают ее направление? Естественно предположить, что межклеточные и внутриклеточные коммуникации, паракринные и автокринные регуляции, вовлекающие различные сигнальные молекулы и рецепторные системы, должны играть ключевую роль в физиологических процессах, детерминирующих жизнедеятельность МСК. Очевидно, что анализ всего спектра сигнальных и регуляторных процессов, протекающих в МСК – это сложная и разноплановая проблема. В данный момент нами ставятся две достаточно специализированные задачи. Во первых, мы планируем изучить сигнальные процессы, протекающие в МСК при участии определенных гептаспиральных рецепторов (G-protein coupled receptors), распознающих нейротрансмиттеры, нейромодуляторы и гормоны. Пилотные эксперименты, проведенные нами, показали, что популяция МСК, полученных из жировой ткани человека, в культуре проявляет признаки функциональной гетерогенности. В ней сосуществуют субпопуляции клеток, отвечающих всего на 1-2 агониста из использовавшегося набора - глутамат, серотонин, адреналин, АТФ, аденозин, ГАМК и ряд других. Хотя биологическая значимость данного феномена пока неясна, эти предварительные данные очертили очевидный круг задач в рамках исследования рецепторных и сигнальных систем МСК. Поскольку в самых разнообразных клетках ионные каналы прямо или косвенно вовлечены во внутриклеточную сигнализацию, мы также планируем проанализировать механизмы электрогенеза в МСК. Выбор обозначенных выше направлений исследования связан с двумя существенными обстоятельствами. С одной стороны, мало что известно о гептаспиральных рецепторах, сигнальных каскадах и ионных каналах, функционирующих в МСК. В то же время, нами накоплен многолетний опыт применения современных методов биологии клетки для анализа сигнальных и других физиологических процессов в самых разнообразных клеточных системах. Среди них следует отметить электрофизиологический метод patch clamp, метод микрофотометрии (Ca2+ imaging), флуоресцентную и конфокальную микроскопию, культуральные методы и методы молекулярной биологии. Используя совокупность перечисленных методов и подходов, мы предполагаем очертить круг первичных медиаторов и их рецепторов, способных стимулировать сигнализацию в цитоплазме МСК, и изучить молекулярную организацию каскадов, обеспечивающих сопряжение гептаспиральных рецепторов с клеточным ответом. Кроме того, предстоит выявить и исследовать спектр ионных каналов, которые участвуют в формировании потенциала покоя МСК и вовлечены в генерацию электрических ответов МСК на различные агонисты. Все это, как мы надеемся, позволит ощутимо расширить существующие представления о молекулярных механизмах, детерминирующих функциональные свойства МСК.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Тарасов М.В., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Колесников С.С. Кальций-активируемые К+-каналы большой проводимости в мезенхимальных сторомальных клетках человека Биологические мембраны, 2015, Т.32 №1 C. 1-8 (год публикации - 2014)

2. Kotova P.D., Sysoeva V.Yu., Rogachevskaja O.A., Bystrova M.F., Kolesnikova A.S., Tyurin-Kuzmin P.A., Fadeeva J.I., Tkachuk V.A., Kolesnikov S.S. Functional expression of adrenoreceptors in mesenchymal stromal cells derived from the human adipose tissue BBA-Molecular Cell Research, V.1843, P.1899–1908 (год публикации - 2014)

3. Котова П.Д. Модуляция Са2+ ответов на ATP PI3 киназой в мезенхимных стромальных клетках Биологические Мембраны, Т.34, №1 (год публикации - 2017)

4. Тарасов М.В., Быстрова М.Ф., Котова П.Д., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Колесников С.С. Calcium-gated K+ channels of the BK and IK types couple intracellular Ca2+ signals to membrane hyperpolarization in mesenchymal stromal cells from the human adipose tissue Pflugers Archive-Euripean Journal of Physiology (год публикации - 2016)

5. Котова П.Д., Колесникова А.С., Черкашин А.П., Рогачевская О.А., Колесников С.С. Пуринергические рецепторы мезенхимных стромальных клеток человека Актуальные вопросы биологической физики и химии, T1, №1, С. 47-50 (год публикации - 2016)

6. Тарасов М.В., Котова П.Д., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Колесников С.С. Аденозин гиперполяризует мезенхимные стромальные клетки, мобилизуя внутриклеточный Cа2+ и стимулируя Cа2+-активируемые K+-каналы Биологические мембраны, Т.33, №6, С.412-421 (год публикации - 2016)

7. Котова П.Д., Фадеева Ю.И., Агеева Л.В., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю. Кальциевая сигнализация, инициируемая пуринэргическими агонистами в мезенхимальных стромальных клетках человека. 19 Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология – Наука XXI века». Сборник тезисов., С. 337 (год публикации - 2015)

8. Tyurin-Kuzmin P.A., Sysoeva V.Y., Fadeeva J.I., Ageeva L.V., Kalinina N.I., Sharonov G.V., Rubtsov Y.P., Kotova P.D., Kolesnikov S.S., Tkachuk V.A. Functionally distinct subpopulations of human adipose-derived mesenchymal stromal cells express different subtypes of adrenergic receptors. Abstract book.ICCSR Annual meeting. Stockholm, Sweden, June 24-27 2015., pp. 417-418 (год публикации - 2015)

9. Тарасов М.В., Колесникова А.С., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Колесников С.С. Кальций-активируемые К+ каналы большой проводимости в мезенхимальных стромальных клетках человека. Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей.ISBN 978-5-903789-21-4, Т.1, с. 195-200. (год публикации - 2015)

10. Котова П.Д., Фадеева Ю.А., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Ткачук В.А., Колесников С.С. Пуринергическая сигнализация в мезенхимальных стромальных клетках человека. Рецепция и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей. ISBN 978-5-903789-21-4, Т.1, сс. 174-179 (год публикации - 2015)

11. Котова П.Д., Быстрова М.Ф., Рогачевская О.А., Колесникова А.С., Каймачников Т.П., Хохлов А.А., Сысоева В.Ю., Ткачук В.А., Колесников С.С. Calcium signaling mediated by P2Y receptors in mesenchymal stromal cells from the human adipose tissue Purinergic Signalling (год публикации - 2017)

12. Котова П.Д., Фадеева Ю.И., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Ткачук В.А., Колесников С.С. Пуринергическая сигнализация в мезенхимных стромальных клетках Биологические мембраны, №4, т. 32, с.265-273 (год публикации - 2015)
10.7868/S0233475515040064

13. Тарасов М.В., Рогачевская О.А., Сысоева В.Ю., Колесников С.С. Кальций-активируемые K+-каналы большой проводимости в мезенхимальных стромальных клетках человека. Биологические мембраны., №1, т. 32, с. 33-40 (год публикации - 2015)
10.7868/S0233475515010089

Публикации