Ο μεταγραφικός παράγοντας COUP-TF είναι ένας ορφανός πυρηνικός υποδοχέας, ο οποίος είναι πολύ σημαντικός κατά την εμβρυική ανάπτυξη. Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε η μελέτη του φυσιολογικού ρόλου του COUP-TFII των θηλαστικών κατά την αναγέννηση του σκελετικού μυός, χρησιμοποιώντας ως μοντέλο διαφοροποίησης τη μυοβλαστική σειρά ποντικού C2C12, που προέρχεται από ενήλικα βλαστικά κύτταρα του ίδιου μυός. Ο mCOUP-TFII εμπλέκεται στη ρύθμιση της ανάπτυξης του καρδιαγγειακού συστήματος, της μυογένεσης και άλλων αναπτυξιακών διαδικασιών. Έχει δειχθεί ότι αναστέλλει τη διαφοροποίηση των μυοβλαστών C2C12 σε μυοσωλήνες, κυρίως μέσω καταστολής της έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων μυογένεσης MyoD και Myogenin. Επίσης, η έκφρασή του στους μυοβλάστες C2C12 καταστέλλεται με την έναρξη της διαφοροποίησης. Αδημοσίευτα αποτελέσματα του εργαστηρίου μας, έχουν δείξει ότι μέσω εναλλακτικού ματίσματος στο mRNA του PlCOUP-TF του αχινού προκύπτουν δύο ισομορφές του υποδοχέα που διαφέρουν ως προς ένα εξώνιο 21 αμινοξέων στην DBD. H μικρή ισομορφή είναι λειτουργικός μεταγραφικός παράγοντας και δρα ως ομοδιμερές, ενώ η μεγάλη ισομορφή και τα ετεροδιμερή των δυο ισομορφών εμφανίζουν αδυναμία πρόσδεσης στο DNA. Με αυτόν τον τρόπο, η μεγάλη ισομορφή ρυθμίζει την ποσότητα του λειτουργικού μεταγραφικού παράγοντα, δρώντας ως επικρατής κατασταλτική πρωτεΐνη. Αρχικά, μελετήθηκαν οι ιδιότητες πρόσδεσης του mCOUP-TFII και η δυνατότητα σχηματισμού ετεροδιμερών με τη μεγάλη ισομορφή του PlCOUP-TF (L.I.) μέσω δοκιμής in vitro πρόσδεσης (EMSA), δεδομένης της ικανότητας ετεροδιμερισμού του hCOUP-TFI με την ομόλογη πρωτεΐνη του αχινού. Βρέθηκε ότι ο mCOUP-TFII δύναται να προσδεθεί στο στοιχείο απόκρισης C1R με τη μορφή ομοδιμερών και έχει ικανότητα ετεροδιμερισμού με τη PlCOUP-TF L.I. Τα ομοδιμερή του mCOUP-TFII εμφάνιζαν μειούμενη πρόσδεση στο DNA, όσο αυξανόταν ο λόγος PlCOUP-TF L.I./mCOUP-TFII. Ο απώτερος στόχος της έρευνας ήταν η μελέτη του ρόλου του mCOUP-TFII στη μυϊκή διαφοροποίηση, μέσω της υπερέκφρασης της επικρατούς κατασταλτικής PlCOUP-TF L.I. σε καλλιέργειες κυττάρων C2C12. Η αρχική μας υπόθεση ήταν ότι η PlCOUP-TF L.I. δύναται να δράσει ως επικρατής κατασταλτική ισομορφή του mCOUP-TFII, μέσω σχηματισμού μη λειτουργικού ετεροδιμερούς μαζί του. Σε αυτή την περίπτωση, θα αναμενόταν η PlCOUP-TF L.I. να καταστείλει τη δράση του ενδογενούς mCOUP-TFII των κυττάρων C2C12, με αποτέλεσμα την επαγωγή της διαφοροποίησης των μυοβλαστών. Αντιθέτως, η υπερέκφραση του mCOUP-TFII, θα αναμενόταν να συντελέσει στη διατήρηση της αδιαφοροποίητης κατάστασης των μυοβλαστών. Δεν παρατηρήθηκε διαφορά στις δράσεις των δυο COUP-TFs, ωστόσο, από τα πειράματα αυτά δεν μπορεί να εξαχθεί κάποιο ασφαλές συμπέρασμα αναφορικά με το ρόλο του mCOUP-TFII στη διαφοροποίηση των μυοβλαστών και τη δυνατότητα in vivo αλληλεπίδρασης μεταξύ των δυο υποδοχέων. / The transcription factor COUP-TF is an orphan nuclear receptor, which is very important during embryonic development. In the present dissertation, we attempted to study the physiological role of mammalian COUP-TFII during skeletal muscle regeneration, by use of the myoblast cell line C2C12, which originates from adult stem cells of skeletal muscle, as a model system of cell differentiation. mCOUP-TFII is involved in the regulation of cardiovascular system development, myogenesis and other developmental processes. It has been shown to inhibit the differentiation of C2C12 myoblasts to myotubes, mainly through suppression of the myogenic regulatory factors MyoD and Myogenin gene expression. Moreover, its expression in C2C12 myoblasts is suppressed at the onset of differentiation. Alternative splicing of the sea urchin PlCOUP-TF mRNA results in two isoforms, which differ by a 21 aa insertion in the DBD (unpublished data). The small isoform is a functional transcription factor that acts as a homodimer, while the large isoform and the heterodimers of the two isoforms fail to bind DNA. In this way, the large isoform regulates quantitatively the functional transcription factor, acting as dominant negative protein. Initially, by using in vitro binding assays (EMSA), we studied the binding properties of mCOUP-TFII and the possibility of forming heterodimers with the large isoform of PlCOUP-TF (L.I.), provided that hCOUP-TFI has been reported to be able to heterodimerize with the sea urchin homologue. We found that mCOUP-TFII is capable of binding the C1R response element as a homodimer and of forming heterodimers with PlCOUP-TF L.I. The binding of mCOUP-TFII homodimers has been shown to reduce as the ratio PlCOUP-TF L.I./mCOUP-TFII increases. The ultimate goal of this research, was the study of the role of mCOUP-TFII in muscle differentiation via overexpression of the dominant negative PlCOUP-TF L.I. in C2C12 cell cultures. Our initial assumption was that PlCOUP-TF L.I. is capable of acting as a dominant negative isoform of mCOUP-TFII, by forming non functional heterodimers with it. In this case, PlCOUP-TF L.I. would be expected to suppress the action of endogenous mCOUP-TFII in C2C12 cells. In contrast, overexpression of mCOUP-TFII would be expected to contribute to the maintenance of myoblasts in an undifferentiated state. We did not observe any difference in the actions of the two COUP-TFs, however, we cannot report any result regarding either the role of mCOUP-TFII in myoblast differentiation or the ability of in vivo interaction between these receptors.

Ο μυς weaver αποτελεί ένα γενετικό ζωϊκό μοντέλο της νόσου Parkinson που χαρακτηρίζεται από προοδευτική εκφύλιση των κυττάρων της μελαινοραβδωτής ντοπαμινεργικής οδού. Η μεταβολή της γλουταμινεργικής διαβίβασης στο κύκλωμα των βασικών γαγγλίων ως απόκριση στη ντοπαμινεργική εκφύλιση έχει προταθεί ότι εμπλέκεται στην παθοφυσιολογία της νόσου Parkinson. Οι ιδιότητες των υποδοχέων του γλουταμινικού εξαρτώνται από τη σύνθεση των υπομονάδων τους και τη φωσφορυλίωσή αυτών, καθώς και από τη σύνθεση του πρωτεϊνικού συμπλόκου που σχηματίζεται ενδοκυττάρια μετά την ενεργοποίηση των υποδοχέων, μέρος του οποίου είναι η ασβεστιοεξαρτώμενη κινάση της καλμοδουλίνης ΙΙ (CaMKII), ένα μόριο σημαντικό στη συναπτική πλαστικότητα. Στην παρούσα διατριβή μελετήσαμε, με την μέθοδο της ανοσοαποτύπωσης, σε ολικό ομογενοποίημα ραβδωτού μυών weaver και φυσιολογικών, τις αλλαγές που παρατηρούνται στην πρωτεϊνική έκφραση και φωσφορυλίωση των υπομονάδων των υποδοχέων του γλουταμινικού και της αCaMKII στις ηλικίες των 3 και 6 μηνών. Στην ηλικία των 3 μηνών αναδείχθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση στους μύες weaver σε σχέση με τους φυσιολογικούς των πρωτεϊνικών επιπέδων των υπομονάδων GluN2A και GluN2B του υποδοχέα NMDA κατά 74% και 92% και της υπομονάδας GluA1 του υποδοχέα AMPA κατά 108%. Στην ηλικία των 6 μηνών, δεν ανευρέθησαν αλλαγές στο ραβδωτό των μυών weaver στα επίπεδα έκφρασης των GluN2A και GluA1, ενώ παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση της GluN2B κατά 21%. Επιπλέον, στην ηλικία των 3 μηνών αναδείχθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση των επιπέδων φωσφορυλίωσης της GluN2B στη σερίνη 1303 κατά 40% και της GluA1 στις σερίνες 831 και 845 κατά 40% και 38%, αντίστοιχα, στους μύες weaver σε σχέση με τους φυσιολογικούς, ενώ στην ηλικία των 6 μηνών αύξηση της φωσφορυλιωμένης GluN2B κατά 22%. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματά μας ανέδειξαν στο ραβδωτό των μυών weaver στατιστικά σημαντική αύξηση της φωσφoρυλίωσης της αCaMKII στη θρεονίνη 286 κατά 176%, ενώ τα επίπεδα της ολικής CaMKII δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική διαφορά είτε στους 3 είτε στους 6 μήνες. Τα αποτελέσματα μας υποδεικνύουν ότι διακριτοί βαθμοί εκφύλισης των ντοπαμινεργικών νευρώνων επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο την έκφραση και φωσφορυλίωση των υποδοχέων γλουταμινικού και της αCaMKII στο ραβδωτό. Τα ευρήματα σε αυτό το γενετικό παρκινσονικό μοντέλο προτείνουν ότι η γλουταμινεργική διαβίβαση στο ραβδωτό παίζει πιθανά σημαντικό ρόλο στη συναπτική πλαστικότητα και στην κινητική συμπεριφορά, που έπονται της σταδιακής και χρόνιας έλλειψης ντοπαμίνης στη νόσο Parkinson, με βιοχημικά επακόλουθα πέρα από αυτά που παρατηρούνται στα οξέα τοξικά μοντέλα. / Weaver mutant mouse is a valuable tool to further our understanding of Parkinson’s disease (PD) pathogenesis since dopaminergic neurons of the nigro-striatal pathway undergo spontaneous and progressive cell death. Abnormalities in striatal glutamate transmission as a response to dopaminergic degenaration have been associated with the pathophysiology of Parkinson disease. The physiological properties of glutamate receptors depend on their subunit composition and phosphorylation along with the composition of the protein complex formed downstream of receptor activation, where α-subunit of calcium–calmodulin-dependent protein kinase II (αCaMKII), a molecule important to synaptic plasticity, participates. In the present study, using immuoblotting in total striatal homogenate, we investigated the changes in protein expression and phosphorylation of glutamate receptor subunits and αCaMKII at the end of the third and sixth postnatal month. We found increased expression levels of GluN2A and GluN2B subunits of NMDA receptors and GluA1 subunit of AMPA receptors by 74%, 92% and 108% in the 3-month-old weaver striatum compared to control. In the 6-month-old weaver striatum, no changes were detected in GluN2A and GluA1 expression levels, whereas GluN2B showed a 21% statistically significant increase. Our results also indicated increased phosphorylations of GluN2B at serine 1303 by 40% and GluA1 at serines 831 and 845 by 40% and 38% in the 3-month-old and increased GluN2B phosphorylation by 22% in the 6-month-old weaver striatum compared to control. Furthermore, our results showed increased pCaMKIIThr286 phosphorylation by 176% in the 6 month-old weaver striatum, while total CaMKII protein levels were not altered at either 3- or 6-month-old weaver. Our results indicate that distinct degrees of DA neuron degeneration differentially affect expression and phosphorylation of striatal glutamate receptors and αCaMKII. Findings on this genetic parkinsonian model suggest that striatal glutamatergic signaling may play an important role in synaptic plasticity and motor behavior that follow progressive and chronic dopamine depletion in PD with biochemical consequences beyond those seen in acute toxic models.

Οι νικοτινικοί υποδοχείς της ακετυλοχολίνης (nAChRs) είναι κατιονικοί δίαυλοι, οι οποίοι ενεργοποιούνται κατόπιν πρόσδεσης κατάλληλου νευροδιαβιβαστή και ευθύνονται για την κυτταρική επικοινωνία δια μέσου της ακετυλοχολίνης. Ο κυριάρχος τύπος νικοτινικών υποδοχέων στον εγκέφαλο των θηλαστικών με υψηλή συγγένεια για νικοτίνη, αποτελείται από α4 και β2 υπομονάδες. Ο συγκεκριμένος τύπος υποδοχέων, είναι υπεύθυνος για την εξάρτηση στην νικοτίνη και θεωρείται ότι εμπλέκεται στις ασθένειες Alzheimer και Parkinson. Για το λόγο αυτό οι συγκεκριμένοι δίαυλοι, αποτελούν έναν σημαντικό στόχο σχεδιασμού και ανάπτυξης φαρμάκων. Στην προσπάθειά μας να αποκτήσουμε υδρόφιλες περιοχές του ανθρώπινου υποδοχέα α4β2 για δομικές μελέτες ικανές να προσδένουν αγωνιστές, εκφράσαμε τα εξωκυττάρια τμήματα των συγκεκριμένων υπομονάδων στο ευκαρυωτικό σύστημα έκφρασης ζύμης Pichia pastoris. Στα αγρίου τύπου εξωκυττάρια τμήματα αλλά και στις μεταλλαγμένες μορφές τους, στις οποίες έχει αντικατασταθεί η κυστινική θηλιά με την περισσότερο υδρόφιλη αντίστοιχη περιοχή της πρωτεΐνης η οποία δεσμεύει ακετυλοχολίνη, δεν παρατηρήθηκε καμία ειδική αλληλεπίδραση με γνωστούς προσδέτες. Κρίθηκε λοιπόν αναγκαίο να εκφράσουμε τα εξωκυττάρια τμήματα διασυνδεόμενα με ένα ολιγοπεπτίδιο 24 αμινοξικών καταλοίπων (AGS)8, ως ένα μόριο. Παρατηρήθηκε λοιπόν ότι το συγκαταμερές β2-24-α4-mECD αλλά όχι το α4-24-β2-mECD είναι αρκετά υδατοδιαλυτό μόριο με πολύ καλές ιδιότητες πρόσδεσης αγωνιστών. Η ιωδινιωμένη επιβατιδίνη (125Ι-επιβατιδίνη) και η τριτιωμένη νικοτίνη ([3Η]-νικοτίνη) δεσμεύονται στο συγκαταμερές β2-24-α4-mECD με σταθερές διάσπασης (Kd) 0,38 και 19 nM αντίστοιχα, τιμές οι οποίες προσεγγίζουν τις αντίστοιχες γνωστές από τη βιβλιογραφία, που προσδίδονται σε ολόκληρο τον ανθρώπινο υποδοχέα α4β2. Επιπλέον, το πόσο ειδική είναι η δέσμευση της 125Ι-επιβατιδίνης φαίνεται και από το γεγονός ότι παρεμποδίζεται συναγωνιστικά από τους αγωνιστές νικοτίνη, κυτισίνη, ακετυλοχολίνη και καρβαμυλοχολίνη με τιμές σταθεράς αναστολής (Κi) ίσες με 20,64, 3,24, 242 και 2254 nM αντίστοιχα. Επιπλέον, επιχειρήθηκε η δημιουργία πενταμερών εξωκυττάριων τμημάτων των ανθρώπινων υπομονάδων α4 και β2. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε συνέκφραση καθενός από τα δύο συγκαταμερή (α4-24-β2-mECD και β2-24-α4-mECD), τα οποία φέρουν χαρακτηριστική αλληλουχία έξι ιστιδινών (6xHis), με κάθε εξωκυττάριο τμήμα των μεταλλαγμένων υπομονάδων α4 ή β2 τα οποία φέρουν την χαρακτηριστική αλληλουχία του οκταπεπτιδίου FLAG. Στις περιπτώσεις της συνέκφρασης του συγκαταμερούς α4-24-β2-mECD με καθένα από τα εξωκυτταρικά και μεταλλαγμένα τμήματα των υπομονάδων α4 ή β2 (α4-mECD ή β2-mECD) δεν παρατηρήθηκε δέσμευση με 125Ι-επιβατιδίνη και συνεπώς δεν προχωρήσαμε σε περαιτέρω χαρακτηρισμό. Μόνο στην περίπτωση της συνέκφρασης του συγκαταμερούς β2-24-α4-mECD με το β2-mECD παρατηρήθηκε πρόσδεση με 125Ι-επιβατιδίνη. Επίσης, οι μελέτες δυναμικής σκέδασης φωτός εμφάνισαν μία εκτεταμένη ετερογένεια μεγέθους των τελικών προϊόντων όπως απομονώνονται μέσω της χρωματογραφίας μοριακής διήθησης, αποκλείοντας, τουλάχιστον σε αυτό το σημείο οποιαδήποτε προσπάθεια δομικής μελέτης για τα συγκεκριμένα μόρια. Κατασκευάστηκαν επίσης δύο συγκαταμερή τριμερών (β2-24-β2-24-α4-mECD και β2-24-α4-24-β2-mECD). Δυστυχώς, η ανάλυση μέσω SDS-PAGE και η αποτύπωση κατά Western αποκάλυψε την ύπαρξη ενός μείγματος, το οποίο αποτελείται από ολόκληρα τα μόρια (τριμερή) αλλά και από πολυπεπτίδια στα οποία απουσιάζουν ένα ή και δύο από τα μονομερή εξωκυττάρια τμήματα (διμερή και μονομερή αντίστοιχα). Το συγκεκριμένο αποτέλεσμα υποδηλώνει ότι το σύστημα ετερόλογης έκφρασης το οποίο χρησιμοποιούμε (P. pastoris) αν και είναι κατάλληλο για την έκφραση των λειτουργικών διμερών συγκαταμερών (β2-24-α4-mECD), είναι μάλλον ακατάλληλο για την έκφραση πιο περίπλοκων κατασκευών, πιθανότατα εξαιτίας γεγονότων ομόλογου ανασυνδιασμού των πλασμιδίων πριν ή κατά την ενσωμάτωσής τους στο γονιδίωμα της ζύμης. Ακόμα, ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι το απογλυκοζυλιωμένο συγκαταμερές β2-24-α4-mECD εμφανίζει τις ίδιες ιδιότητες πρόσδεσης αγωνιστών. Επιπροσθέτως, το απογλυκοζυλιωμένο συγκαταμερές β2-24-α4-mECD απομονονέται ως μονομερές, γεγονός το οποίο, σε συνδιασμό με την προηγούμενη παρατήρηση, καθιστά την συγκεκριμένη πρωτεΐνη κατάλληλη να χρησιμοποιηθεί σε δομικές μελέτες και πιθανόν για την φαρμακολογική εκτίμηση καινούργιων και ειδικών αγωνιστών για υποδοχείς α4β2. / Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are ligand-gated cation channels responsible for cell communication via the neurotransmitter acetylcholine. The predominant nAChR subtype in the mammalian brain with a high affinity for nicotine is composed of α4 and β2 subunits. This nAChR subtype is responsible for addiction to nicotine and is thought to be implicated in Alzheimer and Parkinson diseases and therefore presents an important target for drug design. In an effort to obtain water-soluble, ligand-binding domains of the human α4β2 nAChR appropriate for structural studies, we expressed the extracellular domains (ECDs) of these subunits in the eukaryotic expression system Pichia pastoris. The wild-type ECDs and their mutants containing the more hydrophilic Cys-loop from the snail acetylcholine-binding protein (individually expressed or coexpressed) did not demonstrate any specific interaction with ligands. We then linked the mutated ECDs with the 24 amino acid peptide (AGS)8 and observed that the β2-24-α4-mECD concatamer, but not the α4-24-β2-mECD one, exhibited very satisfactory water solubility and ligand binding properties. The 125I-epibatidine and [3H]nicotine bound to β2-24-α4-mECD with dissociation constants (Kd) of 0.38 and 19 nM, respectively, close to the published values for the intact α4β2 nAChR. In addition, 125I-epibatidine binding was blocked by nicotine, cytisine, acetylcholine, and carbamylcholine with inhibition constants (Ki) of 20.64, 3.24, 242, and 2,254 nM, respectively. In addition, we attempted to create pentameric domains of the extracellular human subunits α4 and β2. Initially, we accomplished the coexpression of the particular concatamers, α4-24-β2-mECD and β2-24-α4-mECD, bearing the six histidine tag (6xHis), with each of the mutated extracellular domains of the subunits α4 and β2 (α4-mECD and β2-mECD), bearing the characteristic octapeptide FLAG tag. The coexpression of the concatamer α4-24-β2-mECD with each of α4 or β2-mECD did not lead to binding to 125I - epivatidine and therefore we did not proceed to any further characterization. Only in the case of the coexpression of the concatamer β2-24-α4-mECD with the β2-mECD we observed binding to 125I - epivatidine. Aditionally, the dynamic light scattering studies demonstrated a widespread size heterogeneity of the final product as isolated by gel filtration chromatography, blocking, at least at this point, any further attempt for structural studies of the specific molecules. We then constructed two trimeric concatamers (β2-24-β2-24-α4-mECD and β2-24-α4-24-β2-mECD) . Unfortunately, the analysis by SDS-PAGE and Western blot revealed the presence of a mixture which consists of entire molecules ( trimers ), but also from polypeptides which are missing one or two of the monomer extracellular domains (dimers and monomers, respectively). This result indicates that the heterologous expression system which is used (P. pastoris), is suitable for the expression of functional bilateral concatamers (β2-24-α4-mECD), but is rather unsuitable for the expression of more complex structures, probably due to events of homologous recombination of the plasmids before or during integration into the yeast genome . Interestingly, deglycosylation of the concatamer did not affect its ligand binding properties. Furthermore, the deglycosylated β2-24-α4 ECD existed mainly in monomeric form, thus forming an appropriate material for structural studies and possibly for pharmacological evaluation of novel α4β2 nAChR-specific agonists.

Σκοπός της μελέτης ήταν η αποσαφήνιση των μηχανισμών με τους οποίους η P.aeruginosa διαντιδρά με τους PRRs των μακροφάγων. Από τα δεδομένα μας οι υποδοχείς TLR2 και Mannose receptor συνεργάζονται προς μέγιστη ενεργοποίηση των μακροφάγων σε απάντηση στη λοίμωξη από P.aeruginosa / The aim of the study was to delineate the mechanisms of P.aeruginosa interaction with specific PRRs on macrophages. Our data suggest that TLR2 and Mannose receptor synergize for maximum activation of human macrophages during Pseudomonas infection.

Στον αμφιβληστροειδή επιτελείται η μετατροπή δηλαδή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρικό ερέθισμα. Κύριος διεγερτικός διαβιβαστής στον αμφιβληστροειδή είναι το γλουταμινικό οξύ του οποίου η δράση επιτελείται μέσω ιοντοτρόπων, NMDA και μη NMDA, και μεταβοτρόπων υποδοχέων. Οι υποδοχείς ΝΜDA παρουσιάζουν ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, όπως μεγάλη αγωγιμότητα ασβεστίου και τασεοεξαρτώμενη αναστολή από το Μg, ενώ φαίνεται να παίζουν ιδιαίτερο ρόλο σε διαδικασίες συναπτικής πλαστικότητας, στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος καθώς και στην διεγερσιτοξικότητα του γλουταμινικού. Στον αμφιβληστροειδή εντοπίζονται κυρίως στα γαγγλιακά και βραχύϊνα κύτταρα αλλά και σε διάμεσους νευρώνες. Οι υποδοχείς NMDA είναι ετερομερή που αποτελούνται από τις υπομονάδες NR1, NR2 και NR3. Το γονίδιο της βασικής λειτουργικής υπομονάδας NR1 περιέχει τρία εξόνια τα οποία υφίστανται εναλλακτικό μάτισμα προς δημιουργία οχτώ ισομορφών. Οι ισομορφές που περιλαμβάνουν το εξόνιο 21 ή C1 στο καρβοξυτελικό άκρο έχουν την χαρακτηριστική ιδιότητα φωσφορυλίωσης στην θρεονίνη 879 και στις σερίνες 890, 896 και 897. Η φωσφορυλίωση αποτελεί έναν από τους κυριότερους μηχανισμούς ρύθμισης των υποδοχέων του γλουταμινικού οξέος επηρεάζοντας τις ιδιότητες τους, την μεταφορά τους προς την κυτταρική μεμβράνη, αλλά και την υποκυτταρική κατανομή των υπομονάδων τους. Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη της φωσφορυλιωμένης υπομονάδας NR1 του υποδοχέα NMDA στις θέσεις σερίνης 896 και 897 (NR1-Ser896 και NR1-Ser897) κατά την ανάπτυξη στον αμφιβληστροειδή. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήσαμε επίμυες Wistar ηλικιών 9, 14, 21, 35 και 60 ημερών. Με την μέθοδο ανοσοαποτύπωσης κατά Western μελετήσαμε τα επίπεδα της φωσφορυλιωμένης πρωτείνης. Η ΝR1-Ser897 παρουσιάζει ένα πρότυπο αύξησης μέχρι και την ηλικία των 35 ημερών με επακόλουθη πτώση σε αυτήν των 60 ημερών. Η NR1-Ser896 αυξάνεται μέχρι την ηλικία των 14 ημερών όπου και παρουσιάζει μια σταθερή πορεία μέχρι την ηλικία των 60 ημερών. Συμπερασματικά, οι φωσφορυλιώσεις στις διαφορετικές σερίνες της υπομονάδας NR1 του υποδοχέα NMDA παρουσιάζουν διαφορετικό αναπτυξιακό προφίλ και γενικότερα η φωσφορυλίωση αυτής της υπομονάδας φαίνεται ότι ρυθμίζεται αναπτυξιακά στον αμφιβληστροειδή. / The retina is responsible for the light conversion into nerve signals. Glutamate is the major excitatory neurotransmitter in the retina. Its actions are mediated by glutamate ionotropic (NMDA and non NMDA) and metabotropic receptors. The NMDA receptors (NMDARs) are permeable to Ca++ and are unique among glutamate receptors in that they are blocked by Mg++ in a voltage dependent manner. These receptors also seem to play an important role in the development of the nervous system, in synaptic plasticity as well as in glutamate neurotoxicity. In the retina they are expressed in many ganglion and amacrine cells and occasionally in horizontal and glial cells. Functional NMDARs are heteromers composed of the NR1 NR2 and NR3 subunits. The gene of the NR1 subunit has three exons which undergo alternative splicing to generate theoretically eight NR1 splice variants. Half of them include the exon 21 or C1 in carboxy-terminus domain which can be phosphorylated in the following residues: threonine 879 and serines 890,896 and 897. Protein phosphorylation has been recognized as a major mechanism for the regulation of glutamate receptor function, changing their properties and because of its proposed role in trafficking and targeting of the NMDARs, as well as in clustering NR1 subunits into receptor-rich domains. The aim of the present work is to study the phosphorylated subunit NR1 at the serine residues 896 and 897 of the NMDAR (NR1-Ser896 and NR1-Ser897) during retinal development. Wistar rats at postnatal days 9, 14, 21, 35 and 60 are used for the developmental studies. The protein levels of the phosphorylated NR1 subunit were evaluated in Western blots. NR1-Ser897 increased gradually with a peak value observed at postnatal day 35, followed by a decrease at P60. NR1-Ser 896 was also increased to its peak level at the age of 14 and its levels sustained until the age of 60.These data reveal that the developmental profiles of the phoshorylated NR1 subunits at the serine residues 896 and 897 are different, and that the phosphorylation of the NR1 subunit is, in general, subject to regulation during development of the retina

Η ασβέστωση της αορτικής βαλβίδας σχετίζεται με αυξημένη νοσηρότητα και θνητότητα, ιδιαίτερα στους ηλικιωμένους. Μέχρι σήμερα η φαρμακευτική θεραπεία δεν έχει αποδειχθεί τόσο αποτελεσματική, όσο η χειρουργική. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε μοντέλο υπερλιπιδαιμικών κονίκλων προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση του εκλεκτικού ανταγωνισμού της αλδοστερόνης στα πρώιμα στάδια της ασβέστωσης της αορτικής βαλβίδας. Αυτή η φαρμακευτική προσέγγιση δεν είχε προηγουμένως διερευνηθεί. Σαράντα αρσενικοί κόνικλοι τύπου Νέας Ζηλανδίας παρέμειναν για 4 εβδομάδες σε κανονική διατροφή και στη συνέχεια χωρίστηκαν σε 3 ομάδες: (1) ομάδα ελέγχου (control) που αποτελούνταν από 10 πειραματόζωα και συνέχισαν να τρέφονται με κανονική διατροφή για 8 εβδομάδες ακόμη, (2) ομάδα vehicle που αποτελούνταν από 15 πειραματόζωα και συνέχισαν να τρέφονται με υπερλιπιδαιμική διατροφή (1% χοληστερόλη) για 8 εβδομάδες ακόμη συν ένα διάλυμα γλυκόζης 5% (vehicle), για τις τελευταίες 4 εβδομάδες και (3) ομάδα επλερενόνης που αποτελούνταν από 15 πειραματόζωα και συνέχισαν να τρέφονται με υπερλιπιδαιμική διατροφή για 8 εβδομάδες ακόμη και τουs χορηγούνταν επλερενόνη 100 mg/kgr/day σε διάλυμα γλυκόζης 5%, για τις τελευταίες 4 εβδομάδες. Πριν από τη θυσία κάθε πειραματοζώου γινόταν μέτρηση της αρτηριακής πίεσης καθώς και των επιπέδων καλίου, ολικής χοληστερόλης και αλδοστερόνης στο πλάσμα. Μετά τις 8 εβδομάδες όλα τα πειραματόζωα θυσιάστηκαν και οι παρασκευασμένες αορτικές βαλβίδες εξετάσθηκαν με χρώση αιματοξυλίνης – ηωσίνης και Von Kossa silver stain και με ανοσοχρώσεις για τους υποδοχείς των αλατοκορτικοειδών (αλδοστερόνης), τα μακροφάγα και το μετατρεπτικό ένζυμο της αγγειοτενσίνης. Η παρουσία εναποθέσεων ασβεστίου επιβεβαιώθηκε με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Η επλερενόνη αύξησε τα επίπεδα αλδοστερόνης στο πλάσμα, αλλά δεν επηρέασε την αρτηριακή πίεση και τα επίπεδα χοληστερόλης και καλίου. Η υπερλιπιδαιμία προκάλεσε συνάθροιση μακροφάγων και αύξηση της έκφρασης του μετατρεπτικού ενζύμου, όπως επίσης και μικροσκοπική εναπόθεση ασβεστίου στις γλωχίνες. Όλοι αυτοί οι δείκτες ελαττώθηκαν με τη χορήγηση της επλερενόνης. Η ανοσοϊστοχημία για τους υποδοχείς των αλατοκορτικοειδών ανέδειξε παρόμοια έκφραση στις γλωχίνες της ομάδας ελέγχου και της υπερλιπιδαιμικής ομάδας (vehicle). Συμπερασματικά τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν πως οι υποδοχείς της αλδοστερόνης εκφράζονται στην αορτική βαλβίδα και πως η εκλεκτική αναστολή τους με τη χορήγηση της επλερενόνης αναστέλλει το σχηματισμό των σκληρυντικών αλλοιώσεων που προκαλούνται από την υπερλιπιδαιμική διατροφή. / Calcific aortic valve disease is associated with increased morbidity and mortality, especially in the elderly. To date, pharmacological therapies have not proven as effective as surgical intervention. Here, we used a hyperlipidemic rabbit model to investigate the potential effects of selective aldosterone inhibition on the early stages of aortic valve calcification, a pharmacological strategy that has not yet been tested. Forty New Zealand male rabbits fed a standard diet for 4 weeks were separated into three groups: (1) control (n = 10), fed a standard diet; (2) vehicle (n = 15), fed a hyperlipidemic diet (cholesterol 1%) plus vehicle; and (3) eplerenone (n = 15), fed a hyperlipidemic diet plus 100 mg/kg/d eplerenone (last 4 weeks). After 8 weeks, animals were sacrificed and prepared aortic valve sections were examined with Von Kossa silver stain and by immunostaining for mineralocorticoid receptor, macrophages and angiotensin-converting enzyme. The presence of calcium deposits was confirmed by scanning electron microscopy. Eplerenone increased aldosterone levels but did not affect blood pressure, cholesterol or potassium levels. Hyperlipidemia induced macrophage accumulation and angiotensin-converting enzyme expression, as well as calcium deposition in the leaflets. All markers were decreased by eplerenone treatment. Immunohistochemistry for mineralocorticoid (aldosterone) receptors revealed similar expression in the leaflets of both control and hyperlipidemic groups. Collectively, these results indicate that aldosterone receptors are present in rabbit aortic valve leaflets and their selective blockade with eplerenone inhibits formation of the sclerotic lesions induced by a high fat diet.

Οι νικοτινικοί υποδοχείς της ακετυλοχολίνης (nAChRs) είναι πενταμερή διαμεμβρανικά γλυκοπρωτεϊνικά μόρια τα οποία ανήκουν στην υπερ-οικογένεια των συνδεόμενων με προσδέτη ιοντικών καναλιών και ανάλογως με τη θέση τους στα σπονδυλωτά διακρίνονται σε νευρικού τύπου και μυϊκού τύπου. Ο μυϊκός nAChR συναντάται στη νευρομυΪκή σύναψη και έχει στοιχειομετρία (α1)2β1γδ ή (α1)2β1εδ. Στους νευρικού τύπου nAChRs, μεταξύ άλλων ανήκει και ο α4β2 υποδοχέας ο οποίος συναντάται σε υψηλά επίπεδα στον εγκέφαλο του ανθρώπου και εμφανίζεται με τη στοιχειομετρία (α4)2(β2)3 ή (α4)3(β2)2. Αποτελέσματα μελετών έχουν δείξει ότι ο υποδοχέας αυτός εμπλέκεται σε νευροεκφυλιστικές νόσους – Alzheimer, Parkinson, σχιζοφρένεια – καθώς και στον εθισμό στο κάπνισμα. Για το λόγο αυτό ο α4β2 υποδοχέας αποτελεί σημαντικό στόχο για το σχεδιασμό φαρμάκων και συνεπώς οι πληροφορίες που αφορούν τη δομή του και κυρίως το εξωκυτταρικό τμήμα του (ECD) – όπου συναντώνται οι θέσεις πρόσδεσης των προσδετών – είναι σημαντικές. Στο εργαστήριό μας έχει κατασκευαστεί και εκφράζεται στο ζυμομύκητα Pichia pastoris ένα συγκαταμερές το οποίο αποτελείται από τα ECDs των υπομονάδων β2 και α4 συνδεδεμένα σε σειρά μέσω ενός πεπτιδίου 24 αμινοξικών καταλοίπων (β2-α4). Η υψηλή υδροφιλικότητα και οι καλές ιδιότητες πρόσδεσης συνδετών αποτελούν σπουδαία πλεονεκτήματα που καθιστούν το συγκαταμερές αυτό σημαντικό μόριο για προσπάθειες κρυσταλλογραφικής ανάλυσης. Στηριζόμενοι σε αποτελέσματα μελετών που έχουν δείξει ότι μόρια που δεν κρυσταλλώνονται εύκολα μόνα τους, μπορούν να κρυσταλλωθούν ευκολότερα αν συνδεθούν με άλλα πρωτεϊνικά μόρια, έγινε η παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων (mAbs) έναντι του β2α4 ώστε τμήματα των mAbs που θα προκύψουν από πέψη αυτών με παπαΐνη (Fab τμήματα) να συγκρυσταλλωθούν μελλοντικά με το β2-α4. Στο πρώτο μέρος της εργασίας πραγματοποιήθηκε η παραγωγή mAbs έναντι του β2-α4. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της κυτταρικής σύντηξης μυελωματικών κυττάρων και σπληνικών κυττάρων αρουραίου ανοσοποιημένου έναντι του β2-α4. Αποτέλεσμα της μεθόδου αυτής είναι η παραγωγή υβριδωμάτων καθένα από τα οποία εκκρίνει ένα συγκεκριμένο mAb. Στη συνέχεια αυτής της διαδικασίας έγινε η επιλογή έξι υβριδώματων από τα οποία εκκρίνονταν αντίστοιχα έξι mAbs (mAbNR1-mAbNR6) με διαφορετικές ικανότητες πρόσδεσης. Πέντε από τα έξι mAbs αποδείχθηκε ότι προσδένουν είτε στη β2 είτε στην α4 υπομονάδα ενώ ένα από αυτά (mAbNR6) φαίνεται να προσδένει στη διεπιφάνεια των δύο υπομονάδων. Τα αντισώματα mAbNR2 και mAbNR3 παρουσιάζουν υψηλή ικανότητα πρόσδεσης αυστηρά για στην β2 και α4 υπομονάδα αντίστοιχα, ενώ τα υπόλοιπα αντισώματα πραγματοποιούν διασταυρούμενες αλληλεπιδράσεις και με άλλες υπομονάδες. Πειράματα με ολόκληρο τον ανθρώπινο υποδοχέα α4β2 έδειξαν ότι το mAbNR2 προσδένει και σε αυτόν, γεγονός που οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το αντίσωμα αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει χρήσιμο εργαλείο και για τον εντοπισμό του α4β2 υποδοχέα σε ανθρώπινο νευρικό ιστό. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας πραγματοποιήθηκε απομόνωση και στη συνέχεια πέψη του mAbNR2 καθώς και άλλων δύο μονοκλωνικών αντισωμάτων του εργαστηρίου mAb73 (έναντι της β1 υπομονάδας του μυϊκού nAChR) και mAb198 (έναντι της α1 υπομονάδας του μυϊκού nAChR). Τα αντισώματα αυτά απομονώθηκαν από καλλιέργειες υβριδωμάτων και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε πέψη αυτών για τη δημιουργία Fab τμημάτων. Τα τμήματα Fab χρησιμοποιήθηκαν στη συνέχεια για τη δημιουργία συμπλόκων με τις αντίστοιχες υπομονάδες με σκοπό τη συγκρυστάλλωση. Τελικός σκοπός αυτής της διαδικασίας είναι η μελέτη της δομής των nAChRs και των υπομονάδων τους καθώς και η διευρεύνηση του τρόπου αλληλεπίδρασης αυτών με τα αντισώματα. / Nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are pentameric transmembrane glycoproteins which belong to the super-family of ligand-gated ion channels. Depending on the location of the nAChRs they are categorized into two groups: muscle type and neuronal type. The muscle type nAChR is present in the neuromuscular junction with the stoichiometry (α1)2β1γδ or (α1)2β1εδ. The α4β2 receptor subtype belongs to the neuronal group, it is abundant in the human brain and its stoichiometry is (α4)2(β2)3 or (α4)3(β2)2. The α4β2 receptor is thought to be implicated in addiction to nicotine and in several neurological diseases including Alzheimer’s and Parkinson’s. For this reason this subtype is an attractive target for drug design and information concerning its extracellular domain (ECD) structure – where the ligand binding site is located – is invaluable. In our laboratory, the yeast Pichia pastoris expression system has been used for the expression of linked ECDs of α4 and β2 nAChR subunits (concatamer β2-α4). We managed to produce a hydrophilic molecule with near-native pharmacological profile for structural studies. Since several published data indicate that crystals of a molecule can be easier obtained when it is co-crystallized with an interaction partner, we produced monoclonal antibodies (mAbs) against β2-α4. Following mAb digestion with papain enzyme the produced Fab fragments will be co-crystallized with β2-α4. In the first part, mAbs against β2-α4 were produced. Rats were immunized against this molecule and their spleen cells were fused with myeloma cells. The result of this process was the production of hybridomas which secreted specific mAbs. Six hybridomas were selected for production of mAbs. These six mAbs (mAbNR1-mAbNR2) had different binding properties. Five of them (mAbNR1-mAbNR5) were anti-β2 or anti-α4 and one (mAbNR6) seemed to bind at the interface of the two subunits. mAb-NR2 and mAb-NR3 were highly specific for β2 and α4 respectively, whereas the other four mAbs exhibited some cross-reactivity with other nAChR subunits. Also, mAbNR2 could be useful for the detection of α4β2 subtype in human neuronal tissue as it shows high specificity for the human wild type α4β2 receptors. The second part of this project involved mAb purification and digestion to Fab. mAbNR2 and two other antibodies that have been previously produced in our lab (mAb73 and mAb198) were used. mAb73 binds to the β1 subunit of the muscle nAChR and mAb198 binds to α1 subunit of neuronal nAChR. These mAbs were isolated from hybridoma cultures and then digested to Fab fragments. The Fabs were then used to obtain complexes with the corresponding subunits for co-crystallization trials. The final aim of this process is to investigate the structure of nAChRs and its subunits as well as their interaction with the corresponding mAbs.

-- / The nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are transmembrane proteins, composed of five subunits and belong to the superfamily of ligand gated ion channels The nAChRs are distinguished according to their topological and pharmacological characteristics in muscle and nervous type. Both the muscle and the nervous type are involved in the execution of many physiological functions (eg, nerve impulse transmission) but respectively in the pathogenesis of many diseases (eg Myasthenia Gravis,Parkinson's,Alzheimer's).This makes imperative the need to design drugs that target specific to each type of receptor. A prerequisite for achieving this objective is to study the structure of the extracellular regions of the receptor, as it is known that the specific areas are recognised by the cholinergic ligands and the abnormal antibodies. The α7 subunit of the human nicotinic acetylcholine receptor, can be used as a model for this study as It is expressed as a homopentamer. Wanting therefore to avoid the large and hydrophobic transmembrane regions of the receptor that would hinder the achievement of the objective, we focused on the extracellular domain (ECD) of the receptor .So, according to the above, a recombinant form of the extracellular region of the receptor was constructed and expressed previously in our laboratory (Zouridakis et al., 2009). The recombinant protein was (α7-mut10-myc-His), expressed in soluble form, in sufficient concentration and showed about three times greater affinity for I125-a-bgtx compared to the wild type (α7-ΔCDwt). Furthermore, studies of dynamic light scattering and electron microscopy confirmed the formation of homopentamer molecules. Moreover, the deglycosylated form of the protein displayed all these enhanced features, allowing the entry of crystallization experiments with both the glycosylated and the deglycosylated form. In order to further improve the specific mutant, new recombinant forms of the extracellular region of the α7 subunit of the nAChR were constructed. The recombinant forms were expressed with different expression tags in their N-or C-terminal in order to improve the folding of the molecule. The FLAG-α7-mut10-myc-His was produced in greater quantity and Ηts deglycosylated form differs significantly, indicating probably a more homogeneous protein population. Also, analysis of the molecule bygel filtration showed the predominant formation of a homopentamer molecule and the absence of high molecular weight aggregates. This protein, has enhanced features compared to the α7-mut10-myc-His and thus can proceed to crystallization trials. The second part of the study refers to the construction concateremers of the α7ECD. Σwo peptide linkers varying in their length were used. The mutant which carried the smaller linker (AGS)8, showed greater solubility compared to the more extended one (AGS)11.

Η πλαστικότητα - η ικανότητα του εγκεφάλου να αναδιοργανώνει τις συνδέσεις του δομικά και λειτουργικά σε απάντηση μεταβολών της αισθητικής εμπειρίας - είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη των νευρικών κυκλωμάτων και την δυνατότητα προσαρμογής του νευρικού συστήματος στο περιβάλλον. Το οπτικό σύστημα έχει για χρόνια αποτελέσει το έδαφος των περισσότερων μελετών της εξαρτώμενης από την εμπειρία πλαστικότητας και αυτό χάριν του εύκολου χειρισμού της οπτικής εμπειρίας καθώς και των συνεπειών αυτής, που δύνανται να μελετηθούν σε ανατομικό και μοριακό επίπεδο αλλά και σε επίπεδο φυσιολογίας. Σε ζώα που μεγάλωσαν στο σκοτάδι από την γέννηση, οι φλοιϊκοί νευρώνες εμφανίζουν ιδιότητες ανώριμου οπτικού συστήματος όπως μεγαλύτερα υποδεκτικά πεδία, μειωμένη ικανότητα προσανατολισμού και κατεύθυνσης και μειωμένη οπτική οξύτητα, όπως αυτών που παρατηρείται κατά την στιγμή του ανοίγματος των οφθαλμών. Η πιο κλασική μορφή πλαστικότητας που χρησιμοποιήθηκε σαν μοντέλο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η δραστηριότητα συμμετέχει στην δημιουργία των νευρικών κυκλωμάτων είναι αυτή της οφθαλμικής επικράτησης (Hubel and Wiesel, 1963). Παρά το γεγονός ότι το οπτικό σύστημα αποτελεί για πολλά χρόνια ένα από τα καλύτερα μοντέλα για την μελέτη του φαινομένου της πλαστικότητας, εντούτοις οι περισσότερες εργασίες αναφέρονται κυρίως στον οπτικό φλοιό, στο έξω γονατώδες σώμα και στο άνω διδύμιο. Λιγότερες μελέτες αναφέρονται στον αμφιβληστροειδή όπου από τα πειράματα των Chalupa et al (1993) αλλά και Tian et al (2003) φαίνεται ότι η πλαστικότητα ίσως δεν είναι προνόμιο μόνο του οπτικού φλοιού. Οι μελέτες αυτές έδειξαν ότι τόσο φαρμακολογικοί παράγοντες όσο και η οπτική αποστέρηση δύνανται να οδηγήσουν σε αναδιοργάνωση της φυσιολογικής δομής του ιστού του αμφιβληστροειδούς. Το γλουταμινικό οξύ είναι ο κύριος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Ένας από τους υποδοχείς μέσω των οποίων ασκεί τη δράση του είναι οι υποδοχείς του Ν-μέθυλο-D-ασπαρτικού οξέος (NMDA) οι οποίοι έχουν σημαντικό ρόλο στην πλαστικότητα λόγω της διττής ιδιότητας του να είναι ιοντο-εξαρτώμενοι και τασο-εξαρτώμενοι υποδοχείς. Πληθώρα ερευνών έχει δείξει ότι οι υποδοχείς αυτοί συμμετέχουν στους κυτταρικούς μηχανισμούς για την πλαστικότητα των νευρωνικών κυκλωμάτων όπως LTP (μακρόχρονη ενδυνάμωση) και LTD (μακρόχρονη καταστολή). Μελέτες είτε με φαρμακολογικό αποκλεισμό είτε με γενετική τροποποίηση των υποδοχέων NMDA έχουν δείξει την εξάρτηση της πλαστικότητας των κυκλωμάτων του οπτικού συστήματος από τους υποδοχείς NMDA. Γνωρίζουμε ότι μεταφραστικές και μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, καθώς και ρύθμιση της διακίνησης των υποδοχέων NMDA παίζουν ενεργό ρόλο στον μηχανισμό πλαστικότητας της γλουταμινεργικής σύναψης. Ένας από τους βασικούς μηχανισμούς ρύθμισης των υποδοχέων NMDA είναι η φωσφορυλίωση που παίζει ρόλο τόσο στην ενδοκυττάρια διακίνηση του υποδοχέα όσο και στις ιδιότητες του διαύλου του υποδοχέα μεταβάλλοντας κατά αυτόν τον τρόπο την συναπτική ισχύ και εν τέλει συμμετέχοντας σε διάφορες μορφές συναπτικής πλαστικότητας. Με βάση τα παραπάνω, σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να διερευνήσει τη συμβολή του γλουταμινεργικού υποδοχέα NMDA στην πλαστικότητα του αναπτυσσόμενου οπτικού συστήματος. Η παρούσα διατριβή μελετά την επίδραση της οπτικής εμπειρίας στην ρύθμιση των υπομονάδων του υποδοχέα NMDA στον αμφιβληστροειδή και τον οπτικό φλοιό επίμυων. Συγκεκριμένα, πρώτος στόχος της εργασίας είναι να μελετήσουμε την μεταβολή των επιπέδων έκφρασης των υπομονάδων NR2A και NR2B του υποδοχέα NMDA κατά την ανάπτυξη των επίμυων στο σκοτάδι (οπτική αποστέρηση) στον αμφιβληστροειδή. Δεύτερος στόχος να μελετήσουμε την επίδραση του οπτικής αποστέρησης στην φωσφορυλίωση της υπομονάδας ΝR2B στον αμφιβληστροειδή και στον οπτικό φλοιό. Τρίτος στόχος είναι να μελετήσουμε τα επίπεδα έκφρασης και φωσφορυλίωσης των υπομονάδων του υποδοχέα NMDA μετά από έκθεση στο φως των επίμυων που μεγάλωσαν στο σκοτάδι με σκοπό να εξετάσουμε εάν η ρύθμιση τους από την οπτική εμπειρία είναι αμφίδρομη. / Experimental manipulation of experience during development can have profound effects on the functioning of the resulting circuits. N-methyl-d-aspartate glutamate receptor (NMDAR) activity is required for the establishment and refinement of neural circuits during development. In the present study, the authors addressed the issue of experience-dependent regulation of NMDARs by examining the effects of visual experience and deprivation on subunit composition and subunit phosphorylation of NMDAR in the retina and visual cortex. Methods. Total homogenates were prepared from retinas and visual cortices of 30-day-old (P30) Wistar rats, raised either in a normal 12-hour light/12-hour dark cycle (normal-reared [NR]) or in complete darkness from birth (dark-reared [DR]). Some of the DR animals were exposed to light for 6 hours at P30 (DR+6h). Immunoblotting was performed for the NMDAR subunits, NR2A and NR2B, and for the phosphorylated NR2B subunit protein at serine 1303 (pNR2B-Ser1303). Results. Dark rearing for 1 month decreased the NR2A/NR2B ratio and increased the level of phosphorylation of NR2B subunit at Ser1303 in the retina and visual cortex. Light exposure at P30 reversed the effects of visual deprivation on NMDAR composition and NR2B phosphorylation in both regions. Conclusions. These results indicated that NMDAR subunit composition and NR2B phosphorylation at Ser1303 is regulated bidirectionally by visual experience and deprivation in rat retina and visual cortex.

Ο Λείος Μυϊκός Φαινότυπος (ΛΜΦ) χαρακτηρίζεται από σημαντική πλαστικότητα και παίζει κομβικό λειτουργικό ρόλο τόσο σε φυσιολογικές όσο και σε παθολογικές καταστάσεις. Στις αρτηρίες, η μεταβολή του ΛΜΦ στο φάσμα από φυσιολογικός-συσταλτός μέχρι συνθετικός-παθολογικός εμπλέκεται αιτιολογικά σε διάφορες ανθρώπινες ασθένειες όπως στην αθηροσκλήρωση, στην υπέρταση και στην επαναστένωση των αγγείων μετά από εγχείρηση. Η έκφραση γονιδίων ΛΜΦ έιναι επίσης μεγάλης σημασίας σε ασθένειες άλλων οργάνων, όπως η ίνωση των νεφρών και του ήπατος και η μετάσταση του καρκίνου. Συνεπώς, η μελέτη των μοριακών μηχανισμών μέσω των οποίων επηρεάζεται ο ΛΜΦ είναι πολύ σημαντική για την ανάπτυξη νέων τεχνικών περιορισμού της εξέλιξης αυτών των νόσων. Η λειτουργία πολλών ιστών όπως είναι τα αγγεία ελέγχεται σε σημαντικό βαθμό από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα. Σκοπός λοιπόν της παρούσας εργασίας ήταν πρώτα-πρώτα να εξετάσουμε εάν in vitro η διέγερση των α και β αδρενεργικών υποδοχέων πιθανώς ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων ΛΜΦ και προκαταρκτικά να διακριβώσουμε μέσω ποιών μοριακών μηχανισμών οι α1 (υπότυποι α1Α και α1Β) και οι β-ΑΥς επηρεάζουν και ελέγχουν το ΛΜΦ. Κατά δεύτερο λόγο θελήσαμε να εξετάσουμε εάν η εξωγενής έκφραση του μεταγραφικού παράγοντα Μυοκαρδίνη προκαλεί επιθηλιο-μεσεγχυματική μετάβαση (ΕΜΤ-Epithelial to Mesenchymal Transition) σε ενδοθηλιακά κύτταρα in vitro. Για τα πρώτα πειράματά μας χρησιμοποιήσαμε δύο διαφορετικούς κυτταρικούς πληθυσμούς: α) διαφοροποιημένα λεία μυϊκά κύτταρα αορτής αρουραίου της κυτταρικής σειράς A7r5, και β) κύτταρα ινοβλαστών της κυτταρικής σειράς ΝΙΗ3Τ3 προερχόμενα απο ποντικό, προκειμένου να δούμε αντίστοιχα πως η δράση των ΑΥ ελέγχει την έκφραση των γονιδίων αυτών σε διαφοροποιημένα ΛΜΚ (A7r5) και σε αδιαφοροποίητα κύτταρα που όμως μπορούν να μετατραπούν σε «ΛΜΚ» (ΝΙΗ3Τ3). Ως δείκτη για την έκφραση του ΛΜΦ, εξετάσαμε την έκφραση κυτταροσκελετικών, δομικών πρωτεϊνών-δεικτών, όπως η λείου μυϊκού τύπου α-Ακτίνη (SM-α-Αctin),, η λείου μυϊκού τύπου βαριά αλυσίδα της Μυοσίνης (SM-MHC), η λείου μυϊκού τύπου Καλπονίνη (SM-Calponin) και η λείου μυϊκού τύπου πρωτεΐνη 22α (τρανσγελίνη) (SM22α), σε δύο επίπεδα: α) είτε χρησιμοποιώντας αντισώματα, είτε β) με την χρήση πλασμιδίων αναφοράς όπου minimal υποκινητές των παραπάνω γονιδίων ελέγχουν την προσμετρούμενη έκφραση λουσιφεράσης. Η ενεργοποίηση της μεταγραφής αυτών των γονιδίων ρυθμίζεται, σε μεγάλο μέρος, από τις αλληλουχίες CArG (CArG boxes) στους υποκινητές τους, στις οποίες προσδένεται ο παράγοντας Serum Response Factor (SRF). Στα ΛΜΚ, ο μεταγραφικός παράγοντας SRF ενεργοποιεί τη μεταγραφή των γονιδίων-δεικτών μέσω δημιουργίας ενός απαραίτητου συμπλόκου με έναν μεταγραφικό παράγοντα της οικογένειας των Μυοκαρδινών, η οποία αποτελείται από 3 μέλη : τη Μυοκαρδίνη και τις συγγενείς πρωτεΐνες MRTF-A και MRTF-B. Στη μελέτη που πραγματοποιήσαμε, αρχικά παρατηρήσαμε ότι οι δύο αυτοί κυτταρικοί πληθυσμοί δεν εκφράζουν τους α1-ΑΥς (α1Α και α1Β υπότυποι) ενδογενώς, αλλά, με εισαγωγή του αντίστοιχου πλασμιδίου των α1Α ή α1Β ΑΥς, το σύστημα καθίσταται λειτουργικό. Επιπλέον ανακαλύψαμε ότι τα κύτταρα A7r5 εκφράζουν ενδογενώς τους β-ΑΥς. Από τα πειράματα που πραγματοποιήσαμε, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι υποδοχείς αυτοί επηρεάζουν και καθορίζουν με διαφορετικό τρόπο το ΛΜΦ, ανάλογα με τον υπότυπο των ΑΥς και ανάλογα με τον τύπο των κυττάρων. Πιο αναλυτικά, όσον αφορά στα κύτταρα A7r5 παρατηρήσαμε ότι: α) η ενεργοποίηση των α1Α-ΑΥ επάγει την έκφραση και των τεσσάρων γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ τόσο σε μεταγραφικό όσο και σε πρωτεϊνικό επίπεδο, β) η ενεργοποίηση του υποκινητή της SM22α από τους α1Α-ΑΥς εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG ενώ η ενεργοποίηση του υποκινητή της SM-Calponin δεν εξαρτάται από τα στοιχεία αυτά, γ) η ενεργοποίηση των α1Β-ΑΥ επάγει τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM22α και SM-Calponin ενώ δεν επηρεάζει την μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM-α-Αctin και της SM-MHC, δ) η ενεργοποίηση των υποκινητών της SM22α και της SM-Calponin από τους α1Β-ΑΥς εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG, ε) οι β-ΑΥς, σε αντίθεση με τους α1-ΑΥς, επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο τη μεταγραφή των γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ, κυρίως ελαττώνοντας τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM-Calponin, SM-α-Αctin και SM-MHC ενώ δεν επηρεάζουν τη μεταγραφική ενεργότητα του SM22α. Επίσης, όταν παρόμοια πειράματα έγιναν στα κύτταρα ΝΙΗ3Τ3 παρατηρήσαμε ότι: α) οι α1Α-ΑΥs επάγουν τη μεταγραφή των υποκινητών και των τεσσάρων γονιδίων-δεικτών που καθορίζουν το ΛΜΦ, β) στα κύτταρα αυτά η ενεργοποίηση των υποκινητών της SM22α και της SM-Calponin από τους α1Α-ΑΥς δεν εξαρτάται από τα στοιχεία CΑrG, γ) η ενεργοποίηση των α1Β-ΑΥs επάγει τη μεταγραφική ενεργότητα των υποκινητών των γονιδίων SM22α, SM-Calponin και SM-MHC ενώ δεν επηρεάζει την ενεργότητα του υποκινητή της SM-α-Αctin. Από τα παραπάνω λοιπόν, καταλήξαμε στα εξής συμπεράσματα: 1) Η διέγερση των α1-ΑΥ οδηγεί σε άυξηση της έκφρασης των γονιδίων-δεικτών του ΛΜΦ, και άρα οι α1-ΑΥς λειτουργούν, τουλάχιστον in vitro, ως παράγοντες προώθησης του ΛΜΦ. 2) Η δράση των α1-ΑΥ εξαρτάται μόνο μερικώς απο την ύπαρξη στοιχείων CArG (SRE), και διαφέρει ανάλογα με τον υποκινητή, άρα οι διάφοροι υποκινητές χρησιμοποιούν διαφορετικά τα στοιχεία CArG που περιέχουν, πράγμα που ενισχύει την υπόθεση συνδυαστικής χρήσης μεταφραφικών παραγόντων για την «πλαστική» έκφραση του λειτουργικού ΛΜΦ. 3) Οι δύο υπότυποι των α1-ΑΥ που εξετάστηκαν, α1Α-ΑΥς και α1Β-ΑΥς, έχουν προφανείς διαφορές ως πρός την διέγερση της έκφρασης των ΛΜ γονιδίων, και άρα πιθανώς θα παίζουν διαφορετικό λειτουργικό ρόλο στα αγγεία και στους άλλους ιστούς όπου εκφράζονται. 4) Αντίθετα με τους α1-ΑΥς, οι β-ΑΥς λειτουργούν ανασταλτικά στην έκφραση των γονιδίων του ΛΜΦ, και άρα το τελικό προϊόν της συμπαθητικής διέγερσης στα αγγεία θα είναι η συνισταμένη των δράσεων α και β ΑΥ, που θα διαφέρει στα διάφορα αγγεία ανάλογα με την σχετική έκφραση των υποδοχέων αυτών. Παράλληλα, εξετάζοντας ενδοθηλιακά κύτταρα φλέβας ανθρώπινου ομφάλιου λώρου (HUVEC), είδαμε ότι η εξωγενής έκφραση της Μυοκαρδίνης προκαλεί αλλαγές στο φαινότυπό τους, τόσο σε μορφολογικό επίπεδο όσο και μέσω de novo έκφρασης της SM-α-Ακτίνης και της SM-Καλπονίνης σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Παρατηρήσαμε δηλαδή αλλαγές που είναι συμβατές με την επιθηλιο-μεσεγχυματική μετάβαση (ΕΜΤ-Epithelial to Mesenchymal Transition), διαδικασία με πολύ σπουδαίο ρόλο στην εμβρυογένεση, στη διαμόρφωση ιστών και οργάνων, αλλά επίσης και στην ίνωση, στη μετάσταση του καρκίνου και στην παθολογική αγγειογένεση. Συμπερασματικά, τα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων συμμετέχουν στη μετάβαση αυτή και μπορεί να συμβάλλουν σε διεργασίες κυτταρικής διαφοροποίησης και ιστικής δόμησης. Συμπεραίνουμε ότι η έκφραση της Μυοκαρδίνης επαρκεί για να προκαλέσει ΕΜΤ σε ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, με πιθανές συνέπειες για τη δυνατότητα trans-διαφοροποίησης και συνεισφοράς αυτών των κυττάρων, σε ανακατασκευή και αναδιοργάνωση ιστών, όπως πχ. στην αθηροσκλήρωση και την καρδιακή ανεπάρκεια. / The Smooth Muscle Cell (SMC) Phenotype is characterized by important plasticity and it plays crucial functional role in physiological and pathological conditions. Modulation of SMC Phenotype in arteries is a key etiological feature of some major human pathologies, including atherosclerosis, hypertension and vessel restenosis. Expression of SMCs marker-genes is also important in chronic diseases of other organs, such as in kidney or hepatic fibrosis and in cancer metastasis. So, study of the molecular mechanisms which affect SMC phenotype is necessary in order to develop new therapeutic approaches to combat to these diseases. Function of many tissues such as the vasculature is regulated by the sympathetic nervous system. The aim of this study was first, to examine in vitro whether the stimulation of alpha (α) and beta (β) adrenergic receptors (ARs) can control the expression of SMCs marker-genes in vitro and in case it did, to probe the molecular mechanisms via which α1-ARs (subtypes α1A and α1B) and β-ARs affect and regulate SMC Phenotype. Secondly, we wanted to investigate if the exogenous expression of Myocardin can cause Epithelial to Mesenchymal Transition (ΕΜΤ)-like changes in endothelial cells in vitro. For our experiments, we used two different cell populations : a) A7r5, which are differentiated Smooth Muscle Cells isolated from rat embryonic aorta, and b) ΝΙΗ3Τ3, mouse fibroblasts, in order to examine how stimulation of ARs modulates the expression of these marker-genes in differentiated SMCs (A7r5) and in mesenchymal cells which can convert to SMCs (ΝΙΗ3Τ3), respectively. As a marker for the expression of SMC Phenotype, we monitored the expression of cytoskeletal, structural protein-markers, such as Smooth Muscle-α-Actin (SM-α-Actin), SM-Myosin Heavy Chain (SM-MHC), h1-Calponin (SM-Calponin) and SM22α (transgelin) at two levels: a) using specific antibodies or b) using reporter plasmids in which the minimal promoters of the above genes drive luciferase gene transcription and hence activity. The coordinate transcriptional activation of these genes is, in major part, regulated by the function of CArG boxes in their promoters, which bind Serum Response Factor (SRF). In SMCs, SRF mediates its transcriptional effects via essential complex formation with members of the Myocardin family, which includes Myocardin (Myocd), Myocardin-Related Transcription Factor-A (MRTF-A) and MRTF-B. In our study, we initially noticed that these two cell populations do not express α1-ARs (subtypes α1Α and α1Β) endogenously, but when we transfect them with the plasmids expressing α1Α and α1Β ARs, the cells respond to α1-ARs agonist stimulation. In addition, we discovered that A7r5 cells express endogenous β-ARs. From our experiments, we concluded that these receptors can modulate SMC Phenotype in distinct way. This depends on both the specific subtype of receptor as well as on the cellular background (cell type). More specific, we observed that in A7r5 cells: a) activation of α1A-ARs by phenylephrine induces the expression of all four marker-genes at a transcriptional and at a protein level, b) activation of the SM22α minimal promoter by α1A-ARs depends on CΑrG boxes, while activation of the SM-Calponin minimal promoter does not depend on the presence of CΑrG boxes, c) activation of α1B-ARs induces the transcriptional activity of the minimal promoters of SM22α and SM-Calponin but does not affect the transcriptional activity of the minimal promoter of SM-α-Αctin and SM-MHC, d) activation of both the SM22α and the SM-Calponin minimal promoters by α1B-ARs depends on the presence of CΑrG boxes, e) on the contrary, β-ARs affect the transcription of SMCs marker-genes in an opposite way to α1-ARs reducing the transcriptional activity of the minimal promoters of SM-Calponin, SM-α-Αctin and SM-MHC genes, without affecting the transcriptional activity of the SM22α promoter. Additionally, we noticed that in ΝΙΗ3Τ3 cells: a) α1Α-ARs induce transcriptional activity of minimal promoters of SMC marker-genes, b) activation of minimal promoters of SM22α and SM-Calponin by α1A-ARs does not depend on CΑrG boxes, c) activation of α1B-ARs induce the transcriptional activity of the minimal promoters of SM22α, SM-Calponin και SM-MHC but does not affect the transcriptional activity of the minimal promoter of SM-α-Αctin. Based on the above findings, we conclude that: 1) Stimulation of α1-ARs drives an increased expression of SMC marker genes and consequently α1-ARs function, at least in vitro, as factors which have the ability to induce/maintain the SMC Phenotype. 2) The activity of α1-ARs depends variably on the presence of CArG boxes (SREs) and differs between these minimal promoters. In essence, different promoters use their CArG boxes in a different way. This is in support of the hypothesis that combinational use of transcriptional factors is essential for «plastic» expression of the SMC Phenotype. 3) The two subtypes of α1-ARs examined, α1Α and α1Β, display obvious differences in stimulating SM-specific gene expression and consequently these subtypes may play different functional role in vessels and in other tissues in which they are expressed. 4) On the contrary, β-ARs inhibit the expression of SMC marker-genes. Therefore, the final result of vascular sympathetic stimulation would depend on the combined action of α και β ARs. This action will differ in different vessels, depending on the relative expression of these receptors and their subtypes. In addition, adenoviral expression of Myocardin in human umbilical vein endothelial Cells (HUVECs) induced phenotypic alterations, evidenced by morphological changes and by de novo expression of SM-α-Αctin and SM-Calponin at the protein level. These observations are compatible with an Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT), a process which plays an important role in embryogenesis, tissue and organs formation and angiogenesis, but also participates, in fibrosis and cancer metastasis. Consequently, vascular endothelial cells can undergo in EMT and may contribute in cellular differentiation and in tissue formation. We conclude that the expression of Myocardin is sufficient to cause EMT-like changes in human endothelial cells. This may lead to cellular trans-differentiation and contribution of these cells in active tissue remodeling such as in atherosclerosis and in cardiac failure.