Το συμπλήρωμα είναι βασικός παράγοντας της φυσικής ανοσίας (innate immunity) και αποτελεί γέφυρα για την ενεργοποίηση της ειδικής ανοσίας (adaptive immunity). Αποτελείται από ένα σύστημα πρωτεϊνών, που συναντώνται ως ανενεργά προένζυμα και ενεργοποιούνται μέσω πρωτεόλυσης πυροδοτώντας έναν καταρράκτη αντιδράσεων. Οι οδοί ενεργοποίησης του συμπληρώματος καταλήγουν στον σχηματισμό ενός λυτικού συμπλόκου (Membrane Attack Complex – MAC) που καταστρέφει τους παθογόνους μικροοργανισμούς. Οι πρωτεΐνες, συστατικά του συμπλόκου, ανήκουν στην οικογένεια MACPF (MAC – Perforin). Σημαντικό ρόλο στη λειτουργία τους παίζει η πρωτεϊνική περιοχή (module) FIMAC (Factor I Membrane Attack Complex). Η περιοχή αυτή υπάρχει στα συστατικά C6 (Complement component 6) και C7 (Complement component 7) του συμπλόκου MAC και φαίνεται να είναι η περιοχή πρόσδεσής τους με την περιοχή C345C του C5b. Επιπλέον, η περιοχή FIMAC υπάρχει και στον παράγοντα Ι του Συμπληρώματος (Complement Factor I, CFI), ο οποίος συμμετέχει στην αποσταθεροποίηση της κομβερτάσης C3/C5, μέσω του καρβοξυτελικού άκρου της FIMAC που φαίνεται να συνδέεται αλλοστερικά με την πρωτεϊνική περιοχή SP (Serine Protease), που αποτελεί την ενεργή του περιοχή. Το μοντέλο, για την ανάλυση της περιοχής FIMAC βασίστηκε στην περιοχή της πρωτεΐνης φολιστατίνη (follistatin, FS) FD (follistatin Domain), η οποία αναλύθηκε πρόσφατα κρυσταλλογραφικά και με την οποία εμφανίζει ομοιότητα στην αλληλουχία της. Η δομή FD αποτελεί ένα υβρίδιο μιας αμινοτελικής περιοχής EGF (Epidermal Growth Factor) και μίας καρβοξυτελικής περιοχής του ωοβλεννοειδούς (ovomucoid) που ομοιάζουν με τις πρωτεϊνικές περιοχές KAZAL και συναντώνται σε πολλούς αναστολείς σερινικών πρωτεασών. Η περιοχή FD περιέχεται, επίσης, στην πρωτεΐνη αγκρίνη (agrin, AGRN) που αποτελεί συστατικό της βασικής μεμβράνης και παίζει σημαντικό ρόλο στην νευρομυϊκή σύναψη. Η μελέτη των πρωτεϊνικών περιοχών FIMAC και KAZAL αναφορικά με την λειτουργία, την δομή και την εξέλιξή τους αποτέλεσε το αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Για την εκπόνηση αυτής της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από βάσεις βιολογικών δεδομένων και εργαλεία βιοπληροφορικής ανάλυσης. Πρωτογενές υλικό της μελέτης αποτέλεσαν οι νουκλεοτιδικές και αμινοξικές αλληλουχίες των γονιδίων C6, C7, CFI, AGRN και FS σε όλους τους οργανισμούς που βρέθηκαν (σπονδυλωτά και ασπόνδυλα), και πιο συγκεκριμένα οι αλληλουχίες που αντιστοιχούν στις πρωτεϊνικές περιοχές FIMAC και KAZAL. Οι πρωτοταγείς δομές των FIMAC ( ̴ 78αα) και KAZAL ( ̴ 55αα) διαφέρουν ως προς το μήκος τους, με μερικές εξαιρέσεις που αφορούν περιοχές KAZAL των πρωτεϊνών AGRN και FS (>80αα). Οι δευτεροταγείς δομές των FIMAC και KAZAL παρουσιάζουν μεγάλη ομοιότητα, φέροντας δομές α – έλικας και β – πτυχωτής επιφάνειας στην αλληλουχία τους. Τέλος, τα μοντέλα προσομοίωσης τριτοταγούς δομής και των δύο περιοχών FIMAC και KAZAL οπτικοποιούν τη διαμόρφωση των δομών της α – έλικας και των β – πτυχωτών επιφανειών στον χώρο. Αξιοσημείωτη είναι η παρουσία σημαντικού αριθμού κυστεϊνικών καταλοίπων στις αλληλουχίες των περιοχών FIMAC (8 – 10 Cys), με μεγαλύτερη συγκέντρωση στο αμινοτελικό άκρο, και KAZAL (4 – 6 Cys) με ομοιόμορφη κατανομή. Εξελικτικά, η εμφάνιση γονιδίων που συμμετέχουν και στις τρεις οδούς ενεργοποίησης του συμπληρώματος και καταλήγουν στη διαμόρφωση του συμπλόκου MAC συνοδεύεται με την εμφάνιση των χονδριχθύων. Πιο συγκεκριμένα, όσον αφορά τα γονίδια του συμπληρώματος που περιλαμβάνουν τις περιοχές FIMAC και KAZAL, ο CFI πρωτοεμφανίζεται στα άγναθα, το C6 στους χονδριχθείς και το C7 στους οστεϊχθείς. Η παρουσία των γονιδίων AGRN και FS έχει πιστοποιηθεί νωρίτερα εξελικτικά στο στάδιο των κεφαλοχορδωτών καθώς και στους πλατυέλμινθες των πρωτοστομίων. Έτσι, φαίνεται ότι η περιοχή KAZAL στις πρωτεΐνες AGRN και FS στα ασπόνδυλα αποτελεί προγονική περιοχή όλων των FIMAC και KAZAL που υπάρχουν σήμερα. Ωστόσο, νέες πρωτεϊνικές περιοχές KAZAL εμφανίστηκαν και αργότερα κατά την εξέλιξη των ειδών. Η συντηρητικότητα και των δύο περιοχών FIMAC και KAZAL στο επίπεδο της γονιδιακής τους κληρονόμησης είναι μεγάλη. Όλα τα intron phases των εξονίων που κωδικοποιούν τις περιοχές KAZAL και FIMAC σε όλα τα γονίδια όπου συναντώνται είναι 1, εκτός από τα αντίστοιχα εξόνια για την περιοχή FIMAC της γραμμικής θέσης 1 στις πρωτεΐνες C6 και C7 (intron phase 2), που φαίνεται να είναι εξελικτικά μεταγενέστερες περιοχές, και δημιουργήθηκαν με διπλασιασμό εξονίου, σε μεταγενέστερα εξελικτικά στάδια. / The complement system is a key component of the innate immune system and links the innate and adaptive immunity. It consists of more than 35 soluble and membrane proteins that initially are found as inactivated proenzymes and they can be activated by a proteolytic cascade. All three pathways that activate the complement leads to the formation of a Membrane Attack Complex (MAC) that lyses the pathogenic microorganisms. Proteins that participate in the formation of MAC, belongs to the MACPF (MAC – Perforin) family. The FIMAC (Factor I Membrane Attack Complex) module plays significant role in the function of MACPF proteins. The Complement proteins 6 (C6) and 7 (C7) that are components of the MAC, include the FIMAC module in their sequences and it seems that this module is their binding region with C345C of C5b. Moreover, the FIMAC module exists in Complement Factor I (CFI), which is a serine protease (SP) and degrades C4b and C3b molecules. The carboxyl - terminal of FIMAC module binds allosteric with the SP region in CFI and seems to be important for the function of CFI as a serine protease. The model for the analysis of FIMAC module was based in Follistatin Domain (FD) of follistatin (FS) protein, which has been analyzed by crystallography. FIMAC and FD modules seem to have homologous sequences. The FD structure is a hybrid of an amino – terminal EGF (Epidermal Growth Factor) subdomain and of a carboxyl – terminal similar to ovomucoid subdomain, which is called KAZAL and is present in many serine protease inhibitors. The FD module is also present in the Agrin (AGRN) protein. AGRN is an extracellular matrix molecule released by the nerve and is critical for the formation of the neuromuscular junction. The subject of this work was the study of FIMAC and KAZAL modules concerning their function, structure and evolution. There were used data from biological databases and bioinformatic tools for analysis. The nucleotide and amino acid sequences of C6, C7, CFI, AGRN and FS genes from the organisms that were found (vertebrates and invertebrates), and more specific, FIMAC and KAZAL sequences, were the primary material of this study. There are differences in the length of the primary structures of FIMAC ( ̴ 78aa) and KAZAL ( ̴ 55aa) modules, except for some KAZAL modules of AGRN and FS proteins (>80aa). The secondary structures of FIMAC and KAZAL modules seem to be similar as both of them contain α-helix and β-sheet conformations. Simulation models of tertiary structure of both FIMAC and KAZAL modules revealed a common conformation of α-helix and β-sheet in space. The presence of cysteine residues are very conserved and seem to be important in FIMAC (8 – 10 Cys) and KAZAL (4 – 6 Cys) modules, although the concentration of cysteine residues in FIMAC modules are denser in amino – terminal region compared with their corresponding concentration in KAZALs, where they follow an equable distribution. Evolutionary, the genes that participate in all three pathways of complement activation and result in MAC formation, first appeared on chondrichthyes. Moreover, FIMAC and KAZAL modules included in CFI sequence found firstly on agnatha, on chondrichthyes in C6 sequences and on osteichthyes in C7 sequences. The presence of AGRN and FS genes were certified earlier in evolution on cephalochordates and platyelminthes of protostomes. As a result, it seems that the KAZAL modules of AGRN and FS proteins in invertebrates are the ancestors of all FIMAC and KAZAL modules. Nevertheless, new KAZAL modules appeared later during evolution of species. At the genomic level, exons corresponding to the FIMAC and KAZAL modules are highly conserved in different taxa. Intron phases of all exons corresponding to the FIMAC and KAZAL modules in all genes are 1, except for exons of FIMAC modules in first position of C6 and C7 genes (phase 2) that seem to be evolutionary posterior and were emerged by exon duplication, later in evolution.

Η υψηλή συχνότητα εμφάνισης της ηλικιακής εκφύλισης της ωχράς κηλίδας σε συνδυασμό με τις σοβαρές επιπτώσεις της στην υγεία των ασθενών και την αδυναμία πλήρους θεραπευτικής αποκατάστασης της όρασης, καθιστά αναγκαία την διερεύνηση των παθογενετικών μηχανισμών της με στόχο την ανάπτυξη νέων προληπτικών και θεραπευτικών προσσεγγίσεων. Είναι ευρέως αποδεκτό ότι η ηλιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας είναι μια πολυπαραγοντική ασθένεια στην εμφάνιση της οποίας ενέχονται τόσο αλληλεπιδράσεις περιβάλλοντος-γονιδίων όσο και αλληλεπιδράσεις γονιδίων-γονιδίων. Η αναγνώριση γονιδίων και γενετικών πολυμορφισμών που συμβάλλουν στην επιδεκτικότητα για την εμφάνιση της ασθένειας μπορούν αφενός να συμβάλλουν στην διαλεύκανση της μοριακής παθογένειας αφετέρου να χρησιμοποιηθούν ως γενετικοί δείκτες αυξημένου κινδύνου εμφάνισης οδηγώντας σε νέες προληπτικές και θεραπευτικές προσεγγίσεις. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να διαπιστωθεί εάν οι πολυμορφισμοί Y402H του γονιδίου CFH και A69S του γονιδίου LOC387715 είναι μοριακοί δείκτες επιδεκτικότητας για την ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας στον Ελληνικό πληθυσμό της Νοτιοδυτικής Ελλάδας. Η κλινική μελέτη συσχέτισης στην οποία περιλαμβάνει 100 ασθενείς με προχωρημένη AMD και 115 μάρτυρες από τον γενικό πληθυσμό. / -

Το σύστημα του Συμπληρώματος απαρτίζεται από μια ομάδα πρωτεϊνών του πλάσματος και κυτταρικών υποδοχέων που παίζουν σημαντικό ρόλο στην άμυνα του ξενιστή μέσω της αλληλεπίδρασής τους τόσο με συστατικά της φυσικής, όσο και της προσαρμοστικής ανοσίας. Παράλληλα, μια ομάδα από ρυθμιστικές πρωτεΐνες του πλάσματος και της κυτταρικής μεμβράνης προστατεύει τα κύτταρα του ξενιστή από την αυτόλογη δράση του Συμπληρώματος. Η σύνθεση του τελικού λυτικού συμπλόκου MAC, που οδηγεί σε κυτταρόλυση, ρυθμίζεται από τις ρυθμιστικές πρωτεΐνες : CD59, vitronectin και clusterin. Μέχρι σήμερα οι ρυθμιστικές πρωτεΐνες της λυτικής οδού του Συμλπηρώματος έχουν ελάχιστα χαρακτηριστεί σε σπονδυλωτά πέραν των θηλαστικών. Οι οστεϊχθύες αποτελούν ένα σημαντικό μοντέλο, καθώς είναι οι μόνοι οργανισμοί που εμφανίζουν ένα πλήρως αναπτυγμένο και διευρυμένο σύστημα συμπληρώματος, μέσω διπλασιασμού πολλών γονιδίων του Συμπληρώματος. Προκειμένου να μελετηθεί η παρουσία και η φυλογενετική εξέλιξη του ρυθμιστικού μορίου της clusterin, το οποίο παρεμποδίζει την πρόσδεση του συμπλόκου C5b-7 στην μεμβράνη του κυττάρου-στόχου, με αποτέλεσμα την αναστολή της κυτταρόλυσης, έγινε κλωνοποίηση και χαρακτηρισμός του γονιδίου της clusterin στην ιριδίζουσα πέστροφα (Oncorhynchus mykiss irideus). Απομονώθηκαν δύο ισομορφές του γονιδίου της clusterin, clusterin-1 (TCLU-1) και clusterin-2 (TCLU-2) από cDNA βιβλιοθήκη ήπατος πέστροφας, με χρήση ειδικών ολιγονουκλεοτιδίων. Οι προκύπτουσες αμινοξικές αλληλουχίες των ισομορφών clusterin-1 και clusterin-2 παρουσιάζουν 89% ταυτοσημία μεταξύ τους, καθώς και 40 και 38% ταυτοσημία με την clusterin του ανθρώπου, αντίστοιχα. Η μοριακή δομή των συναγομένων πρωτεϊνών αντιστοιχεί στην α΄ αλυσίδα της clusterin και ομοιάζει με εκείνη των θηλαστικών. Γονιδιωματικοί κλώνοι απομονώθηκαν και για τις δύο ισομορφές και μελετήθηκε η οργάνωση εξωνίων-εσωνίων των αντίστοιχων γονιδίων. Η οργάνωση των γονιδίων clusterin-1 και clusterin-2, με τα μέχρι στιγμής δεδομένα, δείχνει αντιστοιχία εξωνίων - εσωνίων με το γονίδιο της clusterin του ανθρώπου, στην περιοχή ομολογίας τους. Ως προς το μέγεθος, τα αντίστοιχα εξώνια φαίνονται συντηρημένα, ενώ τα εσώνια ποικίλουν, εμφανίζοντας μικρότερο μέγεθος συγκριτικά με εκείνα της clusterin του ανθρώπου. Ανάλυση κατά Southern έδειξε ότι η clusterin απαντάται σε δύο τουλάχιστον αντίγραφα στο γονιδίωμα της πέστροφας. Τα γονίδια clusterin-1 και clusterin-2 εμφανίζουν διαφορική έκφραση στο επίπεδο του mRNA σε διάφορους ιστούς πέστροφας, όπως διαπιστώθηκε με RT-PCR. Παρατηρήθηκαν υψηλά επίπεδα mRNA του γονιδίου TCLU-1 στο ήπαρ και στο σπλήνα, ενώ η έκφραση του γονιδίου TCLU-2 παρατηρήθηκε αυξημένη στην καρδιά και στο έντερο, χαμηλή στο ήπαρ και στο σπλήνα δεν ανιχνεύτηκε. Τέλος, η φυλογενετική ανάλυση των πρωτεϊνών της clusterin από διάφορους οργανισμούς εμφάνισε την TCLU-1 να ομαδοποιείται με την TCLU-2, ενώ η όλη υποομάδα προηγείται φυλογενετικά των ορθόλογων πρωτεϊνών του pufferfish και του zebrafish και αυτές των ορθόλογων των άλλων οργανισμών που αναλύθηκαν. Συμπερασματικά, το γονίδιο της clusterin ανιχνεύεται στην ιριδίζουσα πέστροφα, σε δύο τουλάχιστον ισομορφές και παρουσιάζει ομολογία με την clusterin του ανθρώπου, τόσο στο επίπεδο οργάνωσης του γονιδίου, όσο και στο επίπεδο της αμινοξικής αλληλουχίας και της προκύπτουσας δομής. Η παρουσία ισομορφών από εναλλακτικό μάτισμα που ισχύει στην clusterin του άνθρωπου δεν έγινε δυνατόν να πιστοποιηθεί. / The complement system consists of a group of plasma proteins and cell receptors that play a critical role in host defense, by interacting with components of both innate and adaptive immunity. Α group of plasma and cell membrane regulatory proteins protects the host cells from the autologous complement activation. The conformation of the lytic complex MAC, which results to the cytolysis, is regulated by the regulatory proteins: CD59, clusterin και vitronectin. Up to date, the regulatory proteins of MAC complex are not well characterized in low vertebrates. Bony fish represent an attractive model for studies on complement system, as they are, the only organisms that reveal a completely developed and extended system, via duplication and functional differentiation of many genes of the complement system. In order to elucidate the presence and the evolution of the clusterin regulatory molecule, which impedes the binding of C5b-7 complex to the membrane of the target cell, inhibiting cytolysis, we report here the cloning and characterization of the clusterin gene in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss irideus). Two isoforms of clusterin gene, clusterin-1 (TCLU-1) and clusterin-2 (TCLU-2) were isolated from a trout liver cDNA library, by PCR using specific oligonoucleotides. The deduced amino-acid sequences of the isoforms TCLU-1 and TCLU-2 show 89% identity to each other, as well as 40 and 38% identity to human clusterin, respectively. The domain structure of the deduced proteins corresponds to the α΄ chain of clusterin and resembles to that of mammalian. Genomic clones were isolated for the two isoforms and intron-exon organization of corresponding genes was clarified. The organization of the clusterin genes TCLU-1 and TCLU-2, as the partial data have shown, is in line with the intron-exon organization of the human clusterin gene, at their homology region. Regarding the length, the corresponding exons seem to be conserved, but the introns in trout clusterin genes are shorter than human clusterin. Southern blot analysis has shown that clusterin can be found as two copies at least, in the trout genome. Also, the genes TCLU-1 and TCLU-2 reveal differential expression, at mRNA level, among several trout tissues, as it was found out by RT-PCR analysis. High levels of TCLU-1 mRNA are detected in liver and spleen. On the other hand, TCLU-2 is expressed mainly in heart and intestine, while is not detected any expression in spleen. Finally, the phylogenetic analysis of the clusterin proteins from various organisms, showed grouping of TCLU-1 and TCLU-2, while this subgroup precedes evolutionary the clusterin orthologs of pufferfish, zebrafish and the other examined organisms, afterwards. Conclusively, the clusterin gene in rainbow trout is detected as two isoforms and shows homology with human clusterin, not only at the level of gene organization, but also at the level of amino-acid sequence and domain architecture. The alternative splicing of human clusterin was not able to be certified in trout.