Tvorba ROS a oxidatívni stres J. Vondráček Tvorba ROS a oxidatívni stres Oxidatívni stres I nerovnováha mezi (zvýšenou) produkcí ROS a oxidovaných metabolitů a limitovanou kapacitou antioxidačních mechanismů buňky. Tvorba ROS a oxidatívni stres •hlavním endogenním zdrojem ROS je únik elektronů v průběhu dýchacího řetězce, metabolické reakce zahrnující např. cytochromy P450 nebo oxidatívni vzplanutí fagocytů vedoucí ke vzniku superoxidu - 02; •superoxid je pomocí superoxiddismutáz přeměněn na H202; ten dále vzniká působením oxidáz a v průběhu p-oxidace mastných kyselin v peroxizómech; •superoxid ani peroxid nejsou příliš reaktivní, hlavním nebezpečím je přeměna na další vysoce reaktivní ROS - např. hydroxylový radikál - "OH; •významné jsou také radikály odvozené od NO a superoxidu -peroxynitrit (ONOO) a N02-; Tvorba ROS a jejich klasifikace ONOO-Peroxynitrite Hypochlorite NADP-* 02 Photoexcitation O2 NO- SÍ nglet oxygen 02-Superoxide anion Haber Weiss reaction ci- Su peroxide dismutase Fe^ Fe2+ SODISOD2 O, H2O2 Myeloperoxidase Hydrogen peroxide Fenton reaction ■OH 2GSH Glutathione Y Glutathione reductase GLR1 A. peroxidase GPXt-3 NADPH + H+ GSSG H20 Hydroxy radical +HLO H,0 TRENDS Ir Cel! Bio'ogy Figure I. ROS and other radicals genera ted in cells. React\ve intermediates are in red, key antioxidant enzymes are in green and the genes that encode them in yeast are in blue. Myeloperoxidase is produced by neutrophils as part of the cellular defense system against microorganisms. TRENDS in Cell Biology 15, 319, 2005 Tvorba ROS v mitochondriích Inter Membrane Space Mitochondrial Matrix Archives of Toxicology 87, 1157, 2013 Tvorba ROS a jejich klasifikace li I Tahle 1. One-electron reduction potentials at pH 7.0 for selected ROS RQS:: Redox couple ED7mV Hydroxy I radical -OH. H+/H20 + 2310 Aliphatic alkoxyl radical -OR, H+/RGH + 1600 Alkyl peroxyl radical ■OOR. H*/ROOH + 1000 Glutathionyl radical GS-/GS" + 920 Polyu nsatu rated fatty acid P(JFA-r H+/P(JFA-H + 600 Vitamin E OJr H^rTOH +4Ô0 Hydrogen peroxide H202, H+/H2Q, OH +320 Vitamin C (Ascj Aac-~r H+/Asc + 2S2 monoanion Iron complex Fes+EDTA/Feř+EDTA +120 Superoxide -330 Oxidized glutathione RSSR/RSSR- ~ -1500 Ionizing radiation H20/e~ -2370 DFLO£ arů listad in ůrdůr with thů StrůnySSt uxidi^iny potential at tilů top and thd su-nnytist raducing potential at tha bottom. In [janaral. ROS hiyhar in the list can růrnovů ůlůtírona from tha reduced ep&cl&e lower in the list, and thů balanců of tbůsů spůciůs in thůcůll is an important důtůrminant nfcallular fitnass and optimal hůalth (adapted from fůl]). TRENDS in Cell Biology 15, 319, 2005 Hierarchické účinky ROS Low Levels Signaling Pathways i Proliferation and Cell Growth High Levels DNA Damage I Genomic Instability TUMORIGENESIS Cell. Mol. Life Sei. 66, 3663, 2009 Toxické účinky ROS NADPŕ ■ NAD^PiJiojíidases xanthine oxidase nadph+h; vit c (1-Lipoic ascorbate acid ,AscH DNA ^sfó damage NAD' lipoic acki/V 'DHLA7 V Fe2' 14 cyclisation O..'K H GSSG*V-OH |_00<*-^L-L Lipid peroxidation process ý 1-0 y 7 Lipid peroxidation process,, CSH11 cyclisation^ 15 \ □. malondialdehjfde p-hydroxyacrolein Csh„-^T T"r (MDA) l G S< \21 o /Adenine H Os,+h* Fbzf fi-Scission o 4-hydroxynonenal :Xy=! poškození jaderné a mitochodriální DNA; lipidní peroxidace; oxidatívni poškození proteinů; International Journal of Biochemistry & Cell Biology 39, 44, 2007 Oxidatívni poškození DNA hydroxylový radikál je vysoce reaktivní a reaguje se všemi složkami DNA - bázemi i deoxyribózou; hlavní typy poškození zahrnují tvorbu jedno- a dvou řetězcových zlomů, modifikace bází a tvorbu DNA cross-links; oxidatívni poškození DNA - mutagenita, karcinogenita; příklad modifikované báze - tvorba 8-hydroxyguaninu -mutagenní a karcinogenní, snadno vzniká, biomarker oxidativního stresu a potenciální biomarker karcinogenních účinků chemických karcinogénu; tautomerizační reakce - 8-OH-G = 8-oxo-G; detekce oxidativního poškození DNA - HPLC-EC, kyselá hydrolýza DNA - HPLC nebo GC-MS; modifikovaný Comet assay; OH guanine (G) CS-OH-adduct radical e-hydroxyguanine of guanine (8-OH-G) Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Oxidatívni poškození DNA • DNA může být poškozena i působením RNS; • peroxynitrit indukuje tvorbu 8-nitroguaninu; tato modifikovaná báze způsobuje transverzní mutace G:C^T:A; • oxidatívni poškození je často detekováno i v mtDNA; • mutace - geny pro komplexy I, III, IV a V; hypervariabilní oblasti mtDNA; v řadě typů nádorů; • omezená možnost DNA reparačních procesů, absence histonů, velká produkce ROS; http://en. wikipedia. org/wiki/Transversion Peroxidace lipidů • vysoce nenasycené mastné kyseliny (PUFA) ve fosfolipidech jsou velmi snadno oxidovány působením ROS (především "OH); • vlastní proces lipidní fáze - 3 kroky - iniciace, propagace a terminace; • po vzniku peroxylového radikálu dochází cyklizačními reakcemi k tvorbě endoperoxidů a ke vzniku finálního produktu - malondialdehydu (MDA); • vedle toho vznikají také další reaktivní aldehydy - 4-hydroxy-2-nonenal (HNE) a akrolein; • MDA je účinný mutagen, HNE moduluje aktivitu řady signálních drah; Peroxidace lipidů H. » peroxyl radical at an internal position of the fatty acid chain 2' \ H peroxyl radical at the end of the conjugated system absence of metals H OOH malondialdehyde p-hydroxyacrolein (MDA) hydrocarbons, e.g. gaseous pentane CH CH, NCH.f CH,/ deoxyR N ^O M,A deoxyŘ Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Oxidatívni poškození proteinů ROS mohou reagovat s proteiny buď přímo, nebo prostřednictvím oxidačních produktů cukrů a lipidů; mohou napadat buď peptidovou vazbu nebo postranní řetězce aminokyselin; dochází ke vzniku Tyr cross-links, ztrátě His, tvorbě karbonylových skupin a tvorbě řady typů radikálů - protein-centered alkyl (R«), alkoxyl (RO), alkylperoxyl (ROO); I vysoce citlivé jsou zejména Pro, Tyr, His, Arg, Lys, Met a Cys; vzniká řada typických oxidačních produktů - např. Arg —> Glu-semialdehyd; Glu —> 4-hydroxy-Glu; His—► 2-oxo-His; Tyr —> 3,4-dihydroxy Phe; Tyr-Tyr cross-linkované proteiny, 3-nitro-Tyr; Val -3,4-hydroxy-Val; Cys Cys-S-S-Cys, Cys-S-S-R disulfid; Pro —> 2-pyrrolidon-4-hydroxy-Pro; Met —> Met-sulfon, Met-sulfoxid; oxidativní poškození může vést ke ztrátě funkce nebo aktivaci proteinu; akumulace poškozených proteinů může přispět k indukci apoptózy; Chemické karcinogény indukující oxidatívni stres Chemicals Environmental and pharmaceutical carcinogens that can induce oxidative stress and damage. Gertofoxic N-nitroso compounds Bis phenol A BaP AFB-1 Heterocyclic amines M MC and 2-ace tylaminofluoe ne KBr03 Experimental mod ein R05 or effects Murine Rats Mice Rats In vitro In vitro Rats MDA, BOHdG BOHdG BOHdG SOHdG □ II ■OH BOHdG Nongenataxic 2-Butoxyethanol Acrylonitrile Chlorinated compounds (TCDD, dieldrin, DTT, lindane J Phenobarbltal Metal (nickel. BrCL, chromium. Fe-NTA iodobenzene) Peroxisome proliferator Murine (DEHP. WY-14643. Clofibrate, ciprofibrate, PFDAJ CÜ4 Phorbol ester (TPA, PMAj Quinones Mice Rats; in vitro Murine; in vitro Murine Murine Murine, in vitro V 79 cells MDA, BOHdG lipid peroxidation, 02^~ . etc ■OH. BOHdG. lipid peroxidation ■OH, SOHdG, MDA, NO ■OH. BOHdG, etc Trichlorornethyl peroxyt radical ■OH, BOHdG BOHdG Toxicology and Applied Pharmacology 254, 86, 2011 Modelový příklad: Indukce ox. stresu Crvl GSH. 1 Cr(VI)- NAD(P)H // GSSR + 02 CľgVV Cr(V) + O. + + R5H, GSSFÍ + hh SO H202 Fento -GS Fenton *Cr£V) + H2 O^T** Cr(Vl) + OH + OH ■l-ascorbate NAD(P)+ J\ cell. reductents: 0 \e.g. ascorbate, GSH □NA damage, gene activation Fenton Cr(IV) + H2Oř——Cr(V) + OH + OH 9 Cr OH ■ DMA darnage, gérté aůli^aliůrt Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Antioxidační obranné mechanismy negativní toxické působení ROS či RNS je blokováno řadou antioxidačních mechanismů: 1. neenzymatické antioxidanty 2. antioxidační enzymy mezi významné neenzymatické antioxidanty paří především vitamin C, vitamin E, karotenoidy, thiolové antioxidanty (glutathion, thioredoxiny, kyselina lipoová); HOOC COOH HO OH H,C OH Antioxidační enzymy jedním z nejúčinnějších intracelulárních antioxidačních enzymů je superoxiddismutáza (EC 1.15.1.1), enzym, který katalyzuje přeměnu 02 na H202; u člověka - 3 základní isoformy - cytosolová Cu, Zn-SOD; mitochondriální Mn-SOD a extracelulární EC-SOD; I Cu, Zn-SOD je homodimer (32 kDa) jehož enzymatická aktivita je nezávislá na pH, každá z podjednotek obsahuje v aktivním místě ionty Cu a Zn; Mn-SOD - homotetramer (96 kDa) - každá podjednotka obsahuje 1 atom Mn - jede z nejúčinnějších antioxidačních enzymů s protinádorovými vlastnostmi, abnormálně vysoké hladiny Mn-SOD v některých nádorech ale přispívají k nádorové progresi, což pravděpodobně souvisí s nerovnováhou mezi 02 na H202 - aktivace metaloproteináz; EC-SOD - sekreční tetramerická forma SOD, 4 podjednotky, glycoprotein jehož hladina je regulována cytokiny; Antioxidační enzymy • kataláza (EC 1.11.1.6) je enzym široce rozšířený ve všech živých organismech (rostliny, živočichové, aerobní bakterie); • primárně je kataláza lokalizovaná v peroxizómech kde katalyzuje přeměnu H202na H20 a 02; 2H202C^e2H20 + 02 • jedná se o jeden z nejúčinnějších enzymů vůbec - 1 molekula enzymu je schopna za minutu přeměnit až 6 mil. molekul H202; hladina katalázy je výrazně snížená v řadě typů nádorových buněk; Antioxidační enzymy n* I 2 typy glutathion peroxidáz - selen-nezávislé (glutathion-S-transferáza, GST, EC 2.5.1.18) a na selenu závislé (GPx, EC 1.11.1.19); oba typy enzymů se liší množstvím podjenotek, typem katalytického centra a mechanismem působení - oba mají zásadní význam pro metabolismus glutathionu, jednoho z klíčových antioxidantů; 4 lidské GPx; kompetice s katalázou o peroxid, zásadní při obraně proti nízkým hladinám ox. stresu; 2GSH - H:Oj —GSSG - :H:0 2GSH 4- ROOH—>GSSG + ROH -f H2Q Antioxidanty • kyselina askorbová (vitamin C) významný antioxidant především ve vodné fázi; úzce spolupracuje s karotenoidy a vitamínem E -regeneruje a-tokoferol z a-tokoferolových radikálů vznikajících v buň. membránách; • reakcí askorbátu s ROS vzniká zejména semidehydroaskorbátový radikál - málo reaktivní - terminace radikálových reakcí; • hraje zásadní roli při ochraně buň. membrán; řada in vivo studií potvrdila snížení oxidativního poškození DNA, lipidů a proteinů připodávání vitaminu C: RH Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Antioxidanty vitamin E existuje v 8 formách, ale dominantní je a-tokoferol významný antioxidant rozpustný v tucích; hlavní funkcí je ochrana před lipidní peroxidací, přičemž spolupracuje s kys. askorbovou; během antioxidační reakce reaguje a-tokoferol s lipidovými radikály za vzniku a-tokoferolových radikálů, které jsou následně regerovány kys. askorbovou; Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Antioxidanty n* i glutathion (GSH) je hlavní solubilní thiolový antioxidant vyskytující se v bunkách v koncentracích dosahujících až 10-15 mM; vysoká hladina GSH v jádře má např. význam pro udržování -SH skupin proteinů podílejících se na DNA repair GSH -f R" —> GS* -f RH GS' 4- GS* GSSG částečně oxidované proteiny (protein-SOH, protein-S) reagují s GSH za vzniku protein-SSG, který je dále redukován GPx a malými proteiny (např. thioredoxin); při nedostatku GSH vznikají ireverzibilné oxidované proteiny - protein-S02H a protein-S03H; glutamate cysteine glycine GSH NH-+ H O O O t9in-S0iH- Sulphinic itcid Í- Prot&in-StXH Swlphwiic acid GSH Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Antioxidanty glutathion má řadu funkcí v buňce: slouží jako kofaktor GST a GPx; podílí se na transportu aminokyselin přes membrány; může přímo vychytávat ROS (hydroxylový radikál, singletový kyslík); prostřednictvím GPx se podílí na detoxifikaci peroxidů; podílí se na regeneraci vitaminu C a E; poměr GSH a GSSG hraje významnou roli v regulaci redoxní signalizace - např. aktivita transkripčních faktorů AP-1 a NF-kB; chrání buňky před apoptózou; Antioxidanty • thioredoxin - malý multifunkční protein, který obsahuje dvě tzv. redoxně aktivní Cys residua (vysoce konzervované aktivní místo Cys-Gly-Pro-Cys); snadno reaguje s oxidovanými proteiny obsahujícími disulfid; tliioredoxiii-(SH)2 + protein-Sn thioredoxin-S2 +protein-(SH)2 • oxidovaný thioredoxin je zpětně redukován pomocí thioredoxin reduktázy; TR-S2 4- NADPH 4- H+ ťhioredoxm-S2 + TR-(SH)2 -> rR-(SEi)2+NADP+ thioreíloxin-(SH)2 + rR-S2 • thioredoxin i thioredoxin reduktáza hrají významnou roli v redoxní regulaci řady transkripčních faktorů kontrolujících např. buněčnou proliferaci nebo apoptózu (AP-1 a NF-kB); Antioxidanty - komplexní reakce NADPH OH I 0 1 1 &G ,\gst r f f 4-hydroxynonerial NADPH+H+ a-Lipaic r GSH acid if1 ■ \( &V vit E ^ / , íf[2GSH' NAD^ DHLA Dihydro-lipoic acid A GSSGJ •T-OrY VoO Chemico-Biological Interactions 160, 1, 2006 Hierarchické účinky ROS Low Levels Signaling Pathways Proliferation and Cell Growth High Levels DNA Damage I Genomic Instability — __■ TUMORIGENESIS Cell. Mol. Life Sei. 66, 3663, 2009 Redoxní signalizace indukce tvorby ROS významným způsobem ovlivňuje aktivitu drah signální transdukce: • předpokládá se, že ROS mohou do jisté míry hrát úlohu druhých poslů v signálních drahách aktivovaných cytokiny a růstovými faktory; • mezi nejvýznamnější cíle ROS patří signální dráhy kináz aktivovaných mitogeny (MAP kináz), aktivace transkripčního faktoru nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2), modulace aktivity receptorových kináz, aktivace transkripčního faktoru AP-1, modulace aktivity transkripčního faktoru NF-kB; aktivace HIF-1; Nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) Nrf2 je transkripční faktor aktivovaný v podmínkách oxidativního stresu, který hraje významnou roli v koordinované regulaci antioxidačních enzymů a enzymů metabolizujících xenobiotika (XME) - vazba na tzv. antioxidační responzivní elementy (ARE); A Basal Conditions Keap1 cys ' 5 Cul3 I t dlg * eg1 Nrf2 Chemical/Oxidative Stress Keapl 26S Proteasotne Biochemical Pharmacology 85, 705, 2013 (A) binds Keapl r i "DLG*1......«ETGr1 binds p-TrCPl r i M1DSGISMÍ.....^DSAPG^7 Nrf2 Li Neh2 Neh4 Neh5 Neh7 HÖH CNC-bZIP NehG Mehl Neh3 Trends in Biochemical Sciences 39, 199, 2014 Nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) Class Example Structure Oxic%ablediphencls, phenylenediamines, Quinone-s BHA:[2{3|-h.rt-bi|tyl-4-hydroxyanisole) tBHQ: tert-butyl hyd roqui none if Michael reaction acceptors Curcumin (turmeric) CDDO-Me, Zerumbone (ginger) Citral (plant oils) 1 sottiioc ya nates and su Ifox yth ioea f ba mates Sultoraphane , Benzyl isothioeyanate. (cruciferous vegetables) Thiocarbamates Pyrrol i d ine d ith i ocarba mate (PDTC) Ditbiolethiones Olti praz: 4-m eth y i -5- py raziny I-3H-1,2 -d it h i ole-3-th i one (R}-LipcHcacid. Polyenes Chlorophyll, Porphyrins. chloropfiyiiins UV r>—ŕ Hydroperoxides Hydrogen peroxide OH HO Trivalent arsenic als Arsenic Triox i de A33' Heavy metals Methyl mercury. Cadmium, Zinc Hg.2\CdJ\ Zrt2* DimercaptanS. Mercaptan Biochemical Pharmacology 85, 705, 2013 Nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) 3. Post Translationat Modification 26S Proteasome Nrf2 GSK3$ |3TrCP 4. Binding Partners Mechanisms of action unftnown Nrf2 fcav-l\ 2. Translation Fyn genes mftNA MiR - 3a Keapl mHNA NrOuiRNA MiR-144, -2B, -34 NrfZ AHr-ARNT 1. Transcription r Nrt2 «3G0yCBP I I. Nrf2 ! nfkB IWaf Nrf? ARE r Cytoprotective 'genes Biochemical Pharmacology 85, 705, 2013 Nuclear factor-erythroid 2 p45-related factor 2 (Nrf2) MRP Transport Trends in Biochemical Sciences 39, 199, 2014 Geny pozitivně regulované Nrf2 General biochemical function Symbol Name Species □ etoxication; Phase 1 drug ADH7 alcohol dehydrogenase class 4 mu/sigma chain m oxidation, reduction AKRÍB1 aldo-keto reductase family 1, member B1 [and 1B8 and 1B1Q) rr, h and hydrolysis AKR1C1 aldo-keto reductase family 1, member C1 (and 1C2 and 1C3) h AĹDH1A1 aldehyde dehydrogenase 1 family, member Al m AĹDH3A1 aldehyde dehydrogenase 3 family, member Al (and 3A2) rr, h AĹDH7A1 aldehyde dehydrogenase 7 family, member Al m CBR1 carbonyl reductase 1 (and 3) h CYP1B1 cytochrome P45Q, family 1, subfamily B, polypeptide 1 m CYP2B9 cytochrome P450,family 2, subfamily B. polypeptide 9 [and 10) m EPHX1 epoxide hydrolase 1, microsomal m, h PTGR1 prostaglandin reductase 1 [also called LTB4DHJ h NQ01 NAD(P)H; qui none oxidoreductase 1 rr, h Detoxication; Phase II GSTA1 glutathione S-transferase class Alpha 1 (and A2. A3 and A4) m drug conjugation GSTM1 glutathione S-transferase class Mu 1 (andM2. M3. M4. MS and M7| m GSTP1 glutathione S-transferase class Pi 1 (and P2) m MGST1 microsomal glutathione S-transferase 1 (and 2) rr. h SULT1A1 suIfotransferase family, cytosolic, 1A, member 1 (2) h UGTIAI UDP glucuronosyltransferase 1 family, polypeptide Al [and 1AS) h UGT2B7 UDP glucuronosyltransf erase 2 family, polypeptide B7 (and 2B34) rr, h Detoxication; Phase III ABCB6 ATP-binding cassette, subfamily B (MDR/TAP), member 6 rr, h drug transport ABCC1 ATP-binding cassette, subfamily C (CFTR/MRP) member 1 m ABCC2 ATP-binding cassette, subfamily C (CFTR/MRP) member 2 rr, h ABCC3 ATP-binding cassette, subfamily C (CFTR/MRP) member 3 m, h ABCC4 ATP-binding cassette, subfamily C (CFTR/MRP) member 4 m ABCC5 ATP-binding cassette, subfamily C (CFTR/MRP) member 5 m Trends in Biochemical Sciences 39, 199, 2014 I Geny pozitivně regulované Nrf2 1 General biochemical function Symbol Name Species Antioxidant: GSH-based GCLC glutamate-cysteine Ii gase, catalytic su bun it m, h system GCLM glutamate-cysteine ligase. modifier subunit m, h GGT1 gamma-glutamyltransferase 1 h GLRX glutaredoxin 1 h GĹS glutaminase h GPX2 glutathione peroxidase 2 m, h GPX4 glutathione peroxidase 4 m GSR1 glutathione reductase m, h SLC6A3 glycine transporter m SLC7A11 cystine/glutamate transporter m, h Antioxidant; TXN-based PRDXI peroxiredoxin 1 m, h system PRDX6 peroxiredoxin 6 m, h SRXN1 sulfiredoxin-1 m, h TXN1 thioredoxin m, h TXNRD1 thioredoxin reductase 1 m, h Trends in Biochemical Sciences 39, 199, 2014 pozitivně regulované Nrf2 Carbohydrate metabolism G6PD glu cose-6-phosphate 1 -dehydrogenase m, h and NADPH regeneration HDK1 hexokinase domain containing 1 h torn isocitrate dehydrogenase 1 m ME1 malic enzyme 1, IMADP'-dependent, cytosolic m, h PGD 6-phosphogluconate dehydrogenase m, h TAĹD01 transaldolase m, h JKT transketolase isoform 1 h UGDH UDP-glucose dehydrogenase h Lipid metabolism: fatty ACOT7 acetyl-CoA thioesterase 7 m acid oxidation ACOT8 acetyl-CoA thioesterase 3 m ACOX1 acetyl-CoA oxidase 1 m ACOX2 acetyl-CoA oxidase 2, branched chain m AWATÍ acetyl-CoA wax alcohol acyl transferase 1 m CES1G carboxylesterase 1G m CES1H carboxy lest erase 1H m SCD2 stearoyl-CoA desaturase-2 m Lipid metabolism; lipases LtPH lipase, member H m PLA2G7 phospholipase A2, group vii (platelet-activating factor acetyl hydrolase) m PNPÍA2 patatin-like phospholipase domain containing 2 m Trends in Biochemical Sciences 39, 199, 2014 Aktivace protein kináz C (PKC) rodina serin/threoninových kináz; indukce ROS vede k uvolnění intracelulárního Ca2+ což může aktivovat PKC; • tímto způsobem mohou ROS regulovat řadu procesů, vč. proliferace, buň. diferenciace, změn organizace cytoskeletonu a migrace buněk, i apoptózy; • vedle toho, že ROS mohou aktivovat PKC, je také známo, že vysoká aktivita PKC indukuje tvorbu ROS v některých experimentálních modelech; • PKC také interagují s dalšími proteiny modulovanými oxidativním stresem, jako jsou např. MAP kinázy; Aktivace MAP kináz MüLi.ULL I MftPtí I Substrate ~ rytnik* Intal Prctcin»,T.F5, MÍS, □thí Bkolaglcal response ERK 3NK p3B Mrtcgenie stimuli (^rttvth Fůťtori. cytokines) Stress, rrramíde, Growth líťbn, fbsr STATl/1 NFAT, Pant. PPARy, Rftfti etc- ATF 1/2/6,5^1, CHOP, C-íurt,STftTl, NT AT, 11 BP, 1bI, PLAZ, MNKl/2, MK2/3 etc. Cftll y raw Hi, DfvhIu|i run f-I LJ iff e rent idtho n....... Cell deattr, Survival Stress response, Ceil growth í ytokine ivnthesh. inflammatory response DifferentietřůTt........ Cell. Mol. Life Sei. 65, 3525, 2008 Aktivace MAP kináz receptor tyrosine kinase (RTKs) inflammatory cytokines environmental stress (e.g. metals) growth factors Ca2+channels membrane cytoplasm Cgi. nucleus Growth, Differentiation, Differentiation, Growth, Development Inflammation, Apoptosis Growth, Differentiation, Development Bio-logical response ELK-1 ATF-2 NF-IL6 SAP-1 c-Jun International Journal of Biochemistry & Cell Biology 39, 44, 2007 Cell. Mol. Life Sci. 65, 3525, 2008 Aktivace AP-1 • AP-1 je skupina transkripčních faktorů (bZip dimery) skládajících se z proteinů jako Jun (c-Jun, JunB, JunD), Fos (FosB, Fra-1, Fra-2), Maf (musculoaponeurotic fibrosarcoma), a ATF (activating transcription factors) které se vážou na tzv. TPA nebo cAMP responzívní elementy; • AP-1 je aktivován cytokiny, růstovými faktory, ale také H202 - in vitro je např. trasnkripční aktivita AP-1 regulována f redoxním stavem Cys64 lokalizovaného mezi dvěma podjednotkami c-Jun; hlavní způsob aktivace ROS je ale prostřednictvím aktivovaných p38 a JNK kináz; • mezi důsledky aktivace AP-1 patří především indukce proliferace (indukce cyklinu D1 a represe p21 CDKI), ale dopad aktivace AP-1 často závisí na typu proteinů vytvářejících AP-1 dimer; Aktivace NF-kB n* I jaderný transkripční faktor regulující buněčný růst, přežití, diferenciaci a imunitní odpověď (zánět); dimer skládající se z různých kombinací podjednotek p50 (NF-kB1), p52 (NF-kB2), c-Rel, v-Rel, RelA (p65) a Rel B; je aktivován cytokiny, onkogeny, poškozením DNA a také oxidativním stresem; je považován za významný faktor v karcinogenezi; TNF-fi ^ TRADD IRAK4 linked p ol y ub iq u tínat ion of IkBu Degradaíion Of IkBci Biochimica et Biophysica Acta 1843, 129,2014 Aktivace HIF1 hif-1 je heterodimerický transkripční faktor sestávající z podjednotek PAS proteinů HIF-1a a HIF-1 p (ARNT); senzor intracelulární hladiny kyslíku; přestože je aktivován hypoxií, významnou roli ve stabilizaci a aktivaci hif-1 a hrají ROS, které jsou pravděpodobně generovány také v hypoxických podmínkách v mitochondriích; I předpokládá se, že hraje významnou roli v karcinogenezi indukované ROS; 02 Induction of enzyme expression Growth, differentiation and apoptosis Iron Ascorbate 2-Qxog I utarate Iron metabolism Intermediates and co factors of energy metabolism reactions Graded H IF responses to O2 and cellular environment ODD Phosphorylation Acetylaiion I Growth factors, oncogenes, tumour suppressor pathways JCelIScillô, 3041, 2003 Dopad tvorby ROS závisí na intenzitě generovaného oxidatívni ho stresu t 1 r transcriptional induction spec. biol. odpověď: např. proliferace a přežívání buněk, diferenciace, změny adheze a migrace apod. apoptóza, nekróza Growth, Differentiation, Differentiation, Growth, Development inflammation, Apoptosis Growth, Differentiation, Development Biological response