Molekulaarisen lääketieteen alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa Kuopion kampuksella.
Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?
Väitöstutkimukseni selvitti SUMOlaation vaikutusta geenien säätelytekijöiden toimintaan ja solukohtalopäätöksiin leukeemisissa B-soluissa. Akuutti B-lymfoblastinen leukemia (B-ALL) on aggressiivinen valkosolujen syöpä, jossa solukohtaloa ohjaavat mekanismit ovat häiriintyneet, mikä johtaa syöpäsolujen hallitsemattomaan lisääntymiseen ja puutteelliseen erilaistumiseen. Solukohtaloa muovaavat geenien säätelytekijät, joiden toimintaan puolestaan vaikuttavat muut kromatiiniympäristön proteiinit, kuten koregulaattorit, sekä translaation jälkeiset muokkaukset (PTM), kuten SUMOlaatio. Säätelytekijöiden, PTM:ien ja muiden kromatiinilla vaikuttavien proteiinien keskinäisen vuorovaikutuksen parempi ymmärtäminen voisi avata uusia mahdollisuuksia tehokkaampien leukemiahoitojen kehittämiseen. Väitöstutkimuksessa kartoitettiin, kuinka SUMOlaatio vaikuttaa kromatiinin avoimuuteen, geenien ilmentymiseen sekä säätelytekijöiden sitoutumiseen ja proteiiniverkostoihin kromatiinilla B-ALL-soluissa.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?
Väitöstutkimukseni ensimmäisessä osatyössä tarkasteltiin SUMOlaation ja glukokortikoidireseptorin (GR) välistä vuorovaikutusta B-ALL-soluissa glukokortikoidihoidon aikana. Glukokortikoidit aktivoivat GR:n, joka toimii säätelytekijänä ja välittää niiden terapeuttiset vaikutukset solussa. SUMOlaation vaimentaminen lisäsi B-ALL-solujen herkkyyttä glukokortikoideille ja keskeytti niiden jakautumisen vaikuttamalla GR:n sitoutumispaikkoihin kromatiinilla ja solusykliä säätelevien geenien ilmentymiseen. Tulokset osoittavat, että SUMOlaatiokoneisto voisi olla mahdollinen uusi kohde lääkehoidolle ja mahdollistaa pienempien glukokortikoidiannosten käytön.
Toisessa osatyössä tutkimme SUMOlaation merkitystä leukeemisten B-solujen uudelleenohjelmoinnissa makrofageiksi. Prosessia ohjaa yksi pääsäätelytekijä, C/EBPα. Uudelleenohjelmoinnin käynnistyessä SUMOlaation määrä kromatiinilla kasvoi huomattavasti. SUMOlaation inhibointi lisäsi C/EBPα:n sitoutumista kromatiinille ja muokkasi sen proteiiniverkostoja. Havaitsimme myös, että SUMOlaation vaimentaminen nopeutti B-soluidentiteetin menetystä ja makrofageihin liittyvien geeniohjelmien aktivoitumista. Kummassakin osatyössä havaitsimme, että sekä GR:n että C/EBPa:n proteiiniverkostot kromatiinilla olivat laajalti yhteneviä SUMOn verkostojen kanssa. Tutkimusten tulokset osoittavat, että SUMOlaatio säätelee solukohtaloa ja säätelytekijöiden toimintaa dynaamisella ja kontekstiriippuvaisella tavalla.
Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?
Väitöstutkimukseni parantaa tietämystämme SUMOlaation roolista solukohtalopäätösten ja solun identiteetin säätelyssä. Tutkimuksen tulokset viittaavat siihen, että SUMOlaation manipuloinnilla voisi olla terapeuttisia vaikutuksia B-ALL:ssa. Lisäksi väitöstutkimus tarjoaa tärkeää tietoa keskeisten säätelytekijöiden toiminnasta sekä niiden kanssa kromatiinilla toimivista proteiineista B-ALL-soluissa. Tulevissa tutkimuksissa tätä tietoa voitaisiin hyödyntää uusien, tehokkaampien leukemiahoitojen sekä solun identiteettiä ohjelmoivien prosessien kehityksessä.
Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?
Tutkimuksen keskeisiä menetelmiä olivat genominlaajuiset syväsekvensointi- ja proteomiikkatekniikat: ATAC-seq, ChIP-seq, RNA-seq ja RIME. ATAC-seq:llä tutkitaan kromatiinin avoimuutta, ChIP-seq:llä kartoitetaan tiettyjen proteiinien, kuten säätelytekijöiden, sitoutumispaikkoja kromatiinilla, ja RNA-seq:iä käytetään geenien ilmentymisen analysointiin. RIMEn avulla puolestaan voidaan tunnistaa kromatiinilla olevien proteiiniverkostojen jäseniä. Lisäksi hyödynsimme muita solu- ja molekyylibiologian tutkimusmenetelmiä, kuten virtaussytometriaa. SUMOlaation vaimentamiseen soluissa käytimme kahta pienimolekyylistä inhibiittoria, ML-792:ta ja sen johdannaista TAK-981:tä. Tutkimuksissa käytettiin pääasiassa in vitro -solumalleja, minkä lisäksi selvitimme glukokortikoidin ja SUMO-inhibiittorin yhdistelmähoidon tehoa myös potilasperäisissä B-ALL-soluissa ex vivo -kokeissa. Tutkimukset toteutettiin professori Jorma Palvimon tutkimusryhmässä Itä-Suomen yliopiston biolääketieteen yksikössä.
Filosofian maisteri Emma Valiman väitöskirja Chromatin SUMOylation as a regulator of transcription factor function and cell fate in B-cell leukemia (Kromatiinin SUMOlaatio geenien säätelytekijöiden toiminnan ja solukohtalon säätelijänä B-solulinjan leukemiassa) tarkastetaan terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii professori Noora Kotaja Turun yliopistosta ja kustoksena professori Jorma Palvimo Itä-Suomen yliopistosta.
