Stres retikulum endoplazmatycznego (ER) definiuje się jako każde zaburzenie, które zagraża zdolności do fałdowania białek w organelli. Nagromadzenie niesfałdowanych białek w świetle ER aktywuje sygnał kaskady transdukcji zwany odpowiedzią niesfałdowanego białka (UPR). Ten złożony szlak sygnałowy jest koordynowany przez trzy czujniki stresu: PERK (kinaza ER podobna do kinazy białkowej RNA [PKR]) IRE1 (enzym wymagający inozytolu 1) i ATF6 (aktywowany czynnik transkrypcyjny 6). Wszystkie razem starają się przywrócić homeostazę. Ale jeśli stres utrzymuje się, UPR ostatecznie indukuje śmierć komórki przez apoptozę1.
PERK, białko transbłonowe ER, po stresie ER, prowadzi do fosforylacji eukariotycznego czynnika inicjacji-2 alfa (eIF2α), zmniejszając globalną syntezę białek, a tym samym obciążenie białkami w klasie ER2. Wykazaliśmy, że kalcyneuryna A / B (CNA / B), heterodimer Ca2 + fosfataza, bezpośrednio wiąże cytozolową domenę PERK, zwiększając jej autofosforylację i znacznie zwiększając hamowanie translacji białek i żywotności komórek3,4. Co ciekawe, CNA/B występuje obficie w mózgu ssaków, wyróżniając dwie izoformy podjednostki A CN: α i β.
W warunkach długotrwałego stresu ER, szlak sygnałowy PERK jest jedyną gałęzią UPR, która pozostaje aktywna, pośrednicząc w ten sposób zarówno w odpowiedzi pro-survivalowej, jak i apoptotycznej. W fazie przewlekłej jednym z głównych dalszych zdarzeń jest indukcja czynnika transkrypcyjnego, CHOP (CCAAT/enhancer binding protein homologous protein)5. Przewlekły stres ER jest również coraz częściej uznawany za częsty czynnik przyczyniający się do szerokiego zakresu zaburzeń patologicznych, w tym chorób neurodegeneracyjnych6. Ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób UPR może ułatwiać sygnalizację cytoprotekcyjną zamiast śmierci komórki 7. Jednak obecnie niewiele wiadomo o dokładnym mechanizmie kontrolującym przejście między tymi dwiema fazami UPR.
Ostatnio odkryliśmy, że w hodowanych neuronach gangliozyd GM2 gromadzi się w błonach ER i powoduje zubożenie wapnia w światło. To z kolei aktywuje sygnalizację PERK, która pośredniczy w atrofii neurytów i apoptozie 8. W tym badaniu nagromadzenie GM2 w hodowanych neuronach jest wykorzystywane jako model systemu komórkowego atrofii neurytów wywołanej stresem ER. W szczególności manipuluje się dwoma wyrażeniami czynnika PERK, CN-AΑ i CHOP, które przełączają przejście między wczesnymi/ochronnymi zdarzeniami a fazą przewlekłą/apoptozą. Aby to osiągnąć, odpowiednie geny są wyciszane; w ten sposób pierwotne hodowle neuronów korowych są zakażone specyficznym shRNA dostarczanym przez lentiwirusa. Analiza Western blot ujawnia znaczne obniżenie poziomów ekspresji CN-Aα i CHOP w porównaniu z komórkami kontrolnymi, które są zakażone lentiwirusem przenoszącym zakodowane shRNA. Po tym zabiegu neurony są poddawane różnym czasom inkubacji egzogennego GM2, utrwalonego i wybarwionego immunologicznie przeciwciałem przeciwko białku 2 (MAP2) przeciwko mikrotubulom9. Obrazy uzyskuje się za pomocą mikroskopu epifluorescencyjnego. Całkowity wzrost neurytów jest oceniany w stosunku do całkowitej liczby komórek.