Ο παράγων  gdf-1 και η σημασία του στην διάγνωση

Δεμερτζή, Σιμπέλ

The factor gdf-1 and its importance in diagnosis

Πτυχιακή εργασία

Author

Δεμερτζή, Σιμπέλ

Date

2022-02-25

Advisor

KARKALOUSOS, PETROS

Πτυχιακή εργασία (2.184Mb)

Keywords

GDF-1 ; Παράγοντας ανάπτυξης και διαφοροποίησης 1 ; Μετασχηματιστικός αυξητικός παράγοντας ; Τετραλογία Fallot ; Ολοπροσεγκεφαλία ; Μετάθεση μεγάλων αρτηριών ; Γονίδιο gdf-1 ; Εμβρυική διαφοροποίηση

Abstract

Την δεκαετία του 1950 ανακαλύφθηκε ότι το γονίδιο GDF-1 αποτελείται από DNA και ότι αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα, η οποία θα καθορίσει την αλληλουχία αμινοξέων της αντίστοιχης παραγόμενης πρωτεΐνης που ονομάζεται παράγων GDF-1. Η σχέση μεταξύ μιας αλληλουχίας του γονιδίου και της αλληλουχίας της αντίστοιχης πρωτεΐνης καλείται «γενετικός κώδικας» («genetic code»). Επομένως ο παράγων GDF-1 πρόκειται για μια πρόσφατη μελετημένη πρωτεΐνη που στον άνθρωπο κωδικοποιείται από το γονίδιο GDF1 και βρίσκεται στο χρωμόσωμα 19 στον άνθρωπο και στο χρωμόσωμα 7 στον ομόλογο ποντικό. Ανήκει στην υπεροικογένεια του μετασχηματιστικού αυξητικού παράγοντα βήτα (TGF-beta), που παίζει ρόλο στο αριστερό-δεξιό μοτίβο και στην επαγωγή του μεσοδέρματος κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Βρίσκεται στον εγκέφαλο, το νωτιαίο μυελό και τα περιφερικά νεύρα των εμβρύων. Σηματοδοτεί μέσω τριών διαφορετικών οδών σηματοδότησης με σημαντικές πρωτεΐνες που συμμετέχουν σε κάθε οδό και με υποδοχείς τύπου Ι και ΙΙ με ενεργότητα κινάσης τυροσίνης, όπου εναλλακτικά οι υποδοχείς ονομάζονται ACTRI και ACTRII. Η πρώτη οδός είναι η κύρια οδός και ονομάζεται κύρια οδός μετάδοσης σήματοςJAK/STAT μέσω SMAD πρωτεϊνών, η οποία εκτός από τον παράγοντα ακολουθούν αυτή την οδό όλα τα μέλη της υπεροικογένειας TGF-beta. Η δεύτερη οδός ονομάζεται εναλλακτική οδός MAPK/ERK και συμμετέχουν οι πρωτεΐνες EGF-CEK. Ενώ η τρίτη οδός είναι η κομβική σηματοδότηση, αφού σε αυτήν συμμετέχει κυρίως η Nodal όπου λειτουργεί και σαν συνυποδοχέας για τον παράγοντα. Αντίθετα οι μόνιμες και οι ημιμόνιμες αλλαγές στην φυσιολογική δομή και δραστηριότητα του γονιδίου GDF-1, άρα και στην μη αντιστρεπτή λειτουργία του γενετικού κώδικα και της παραγόμενης πρωτεΐνης προκαλεί σοβαρές καρδιακές ανωμαλίες (με κυρίαρχο την τετραλογία Fallot και την μετάθεση των μεγάλων αρτηριών) και ασύμμετρη οργανογένεση, οπού τα όργανα δεν κατατάσσονται στην φυσιολογική τους δομή και διατάσσονται αντίστροφα στον αριστερό-δεξιό άξονα. Στην συνέχεια ακολουθούν οι μελέτες από διάσημους ερευνητές για την σημασία του γονίδιου GDF-1 ως γονίδιο καταστολής στην θεραπεία του καρκίνου και στην αναδιαμόρφωση της καρδιάς μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου μέσω αρνητικής ανατροφοδότησης των οδών σήματος. Τέλος, αναλύονται οι μοριακές τεχνικές ενός εργαστήριου έρευνας για την ποιοτική και ποσοτική ανίχνευση του παράγοντα GDF-1.

Abstract

In the 1950s it was discovered that theGDF-1 gene is made up of DNA and that it represents a specific polypeptide chain, which will determine the amino acid sequence of the corresponding produced protein called GDF-1 factor. The relationship between a sequence of the gene and the sequence of the corresponding protein is called the genetic code. Thus GDF-1 is a recently studied protein that in humans is encoded by the GDF-1 gene and is located on chromosome 19 in humans and chromosome 7 in the homologous mouse. It belongs to the superfamily of the transformative growth factor beta (TGF-beta), which plays a role in the left-right pattern and in the induction of the mesoderm during embryonic development. It is found in the brain, spinal cord and peripheral nerves of fetuses. It signals through three different signaling pathways with important proteins involved in each pathway and with type I and II receptors with tyrosine kinase activity, where the receptors are alternatively termed ACTRI and ACTRII. The first pathway is the major pathway and is called the JAK / STAT signal transduction pathway via SMAD proteins. which in addition to the factor all members of the TGF-beta superfamily follow this path. The second pathway is called the MAPK / ERK alternative pathway and involves the EGF-CEK proteins. While the third way is the key signalization, in which mainly Nodal participates, where it also acts as a co-receptor for the factor. In contrast, permanent and semi-permanent changes in the physiological structure and activity of the GDF-1 gene, and therefore in the irreversible function of the genetic code and the protein produced, cause severe heart abnormalities (predominantly Fallot tetralogy and large arterial displacement), and where the organs are not classified in their normal structure and are arranged inversely on the left-right axis. Following are the studies by famous researchers on the importance of theGDF-1 gene as a repression gene in the treatment of cancer and heart remodeling after myocardial infarction through negative feedback of signal pathways. Finally, the molecular techniques of a research laboratory for and quantitative detection of the factor.