Investigating the targets and biological roles of IRE1's two enzymatic activities

Katlanmamış protein yanıtı (KPY), yanlış katlanmış proteinlerin birikimini çözmek ve hücresel homeostazı sürdürmek için tasarlanmış karmaşık ve yüksek düzeyde düzenlenmiş yollardan oluşur. Endoplazmik retikulum (ER), protein katlanmasını düzenleyen bir organeldir. ER katlama kapasitesinin altında yatan mekanizmaların düzensizliği, ER ile ilgili KPY yollarını (KPYER) aktive edebilir. İnositol gerektiren enzim-1 (IRE1), bir ER stres sensörü ve KPYER 'in proksimal düzenleyicisidir. IRE1, ikili kinaz ve endoribonükleaz (RNaz) aktivitelerini barındırır. IRE1 RNase aktivitesi, KPYER 'in transkripsiyonel katmanını başlatır, ancak IRE1'in kinaz substratları ve işlevleri bilinmemektedir. Bu çalışma, (i) yeni IRE1 kinaz hedeflerini keşfetmek, (ii) ER stresi ve ilgili patofizyolojik koşullar sırasında IRE1 tarafından düzenlenen yolakları deşifre etmek, (iii) biyoaktif lipidlerin doymuş yağ asidi kaynaklı indüklenenleri nasıl çözdüğünün altında yatan mekanizmaları araştırmak amacıyla yapılmıştır. İlk bölümde, S1P degrade edici bir enzim olan sfingosin 1-fosfat (S1P) liyaz (SPL) fosforilasyonunun IRE1 kinaz aktivasyonu üzerine indüklendiğini ve bu fosforilasyonun SPL'nin enzimatik aktivitesinin inhibisyonuna yol açtığını öğrendim. Sonuç olarak, IRE1 tarafından SPL inaktivasyonu, hücresel S1P seviyelerinin birikmesine neden olur.Mitokondri başka bir önemli organeldir ve organel proteostazını yeniden kazanmak için kendi KPY sistemine (KPYmt) sahiptir. Ancak, KPYER ve KPYmt arasındaki bağlantı belirsizdir. Deneylerim ayrıca artan S1P seviyelerinin IRE1 kinaz aktivitesine bağlı bir şekilde KPYmt sinyalini güçlendirdiğini gösterdi. Bu deneylerin bir sonucu olarak, KPYER'i KPYmt'ye bağlayan sfingolipid metabolizmasının önemli bir düzenleyicisi olarak IRE1 kinaz aktivitesini sunuyoruz. Ayrıca, koroner arter anevrizmasına yol açan patofizyolojik bir durum olan Kawasaki Hastalığında (KH) IRE1'in işlevini araştırdım. Kawasaki hastalarından alınan halka açık transkrioptom veri setlerinin analizi üzerine, KH ilerlemesi ile ER stresi ile ilişkili gen imzalarında önemli bir artış tespit ettim. Lactobacillus casei hücre duvarı özütü (LCHÖ) ile indüklenen murin KH modelinden elde edilen tek hücreli transkriptomik veriler ayrıca miyeloid hücrelerde ER stresinin aktivasyonunu doğruladı. ER stres aktivasyonunun onaylanmasından sonra, IRE1'in LCHÖ ile indüklenen KH ilerlemesindeki rolünü incelemek için IRE1 fonksiyonunu ortadan kaldıran genetik veya küçük molekül yaklaşımlarını kullandım. Verilerim, IRE1'in RNaz aktivitesine bağlı olan kardiyovasküler lezyon oluşumlarının inhibisyonuna yol açan kaspaz-1 indüksiyonunda ve IL-1β sekresyonunda anlamlı azalma olduğunu gösterdi. Veriler, ER stresinin IRE1 aktivitesi yoluyla KD ilerlemesinde nedensel bir rol oynadığını göstermektedir. Son bölümde, biyoaktif bir lipid molekülü olan palmitoleatın ER zarını yeniden şekillendirmek ve lipid kaynaklı ER stresini çözmek için IRE1 üzerinde nasıl etki ettiğini inceledim. Bulgularım, doymuş lipidlerin IRE1 oligomerizasyonunu ve aktivasyonunu indüklediğini, tekli doymamış yağ asidi palmitoleatın ise bu oligomerizasyonu bloke ettiğini gösteriyor. IRE1 inhibisyonu ile fare çalışmalarımızın teşvik edici sonuçları, IRE1'in metabolik ve inflamatuar insan hastalıklarındaki terapötik potansiyelini değerlendirmek için gelecekteki araştırmaları garanti eder.