Endoplazmik retikulum (ER) stresi, organeldeki protein katlama kapasitesini tehlikeye atan herhangi bir pertürbasyon olarak tanımlanır. Katlanmamış proteinlerin ER lümeni içinde birikmesi, katlanmamış protein yanıtı (UPR) adı verilen bir transdüksiyon kaskad sinyalini aktive eder. Bu karmaşık sinyal yolu üç stres sensörü tarafından düzenlenir: PERK (protein kinaz RNA [PKR] benzeri ER kinaz), IRE1 (inositol gerektiren enzim 1) ve ATF6 (aktif transkripsiyon faktörü 6). Hep birlikte homeostazı restore etmeye çalışır. Ancak stres devam ederse, UPR sonunda apoptoz1 ile hücre ölümünü indükler.
Bir ER transmembran proteini olan PERK, ER stresi üzerine, ökaryotik başlatma faktörü-2 alfanın (eIF2α) fosforilasyonuna yol açarak, küresel protein sentezini ve dolayısıyla ER2'deki protein yükünü azaltır. Bir heterodimer Ca2+ fosfataz olan kalsinörin A/B'nin (CNA/B), PERK'in sitozolik alanını doğrudan bağladığını, oto-fosforilasyonunu arttırdığını ve protein translasyonunun ve hücre canlılığının inhibisyonunu önemli ölçüde arttırdığını gösterdik 3,4. İlginç bir şekilde, CNA / B, memeli beyninde bol miktarda bulunur ve CN'nin A alt biriminin iki izoformunu ayırt eder: α ve β.
Sürekli ER stresi altında, PERK sinyal yolu aktif kalan tek UPR dalıdır, böylece hem hayatta kalma yanlısı hem de apoptotik tepkiye aracılık eder. Kronik fazda, önemli bir aşağı akış olayı, transkripsiyon faktörü olan CHOP'un (CCAAT / arttırıcı bağlayıcı protein homolog protein) indüksiyonudur5. Kronik ER stresi, nörodejeneratif hastalıklar da dahil olmak üzere çok çeşitli patolojik bozukluklara ortak bir katkıda bulunan bir faktör olarak giderek daha fazla kabul edilmektedir6. UPR'nin hücre ölümü yerine sitoprotektif sinyallemeyi nasıl kolaylaştırabileceğini anlamak önemlidir 7. Bununla birlikte, şu anda bu iki UPR fazı arasındaki geçişi kontrol eden kesin mekanizma hakkında çok az şey bilinmektedir.
Son zamanlarda, kültürlü nöronlarda, ganglioside GM2'nin ER membranlarında biriktiğini ve luminal kalsiyum tükenmesini indüklediğini bulduk. Bu da nörit atrofisi ve apoptoz 8'e aracılık eden PERK sinyallemesini aktive eder. Bu çalışmada, kültürlü nöronlarda GM2 birikimi, ER stresine bağlı nörit atrofisinin bir hücre sistemi modeli olarak kullanılmıştır. Spesifik olarak, iki PERK faktör ifadesi manipüle edilir, CN-Aα ve CHOP, erken / koruyucu olaylar ile kronik / apoptotik bir faz arasındaki geçişi değiştirir. Bunu başarmak için, ilgili genler susturulur; Böylece, primer kortikal nöron kültürleri lentivirüs tarafından verilen spesifik shRNA ile enfekte olur. Western blot analizi, karıştırılmış bir shRNA taşıyan lentivirüs ile enfekte olmuş kontrol hücrelerine kıyasla CN-Aα ve CHOP ekspresyon seviyelerinin önemli ölçüde azaldığını ortaya koymaktadır. Bu tedaviden sonra, nöronlar ekzojen GM2'nin farklı kuluçka sürelerine tabi tutulur, sabit ve anti-mikrotübül ile ilişkili protein 2 (MAP2) antikoru9 ile immünoboyalıdır. Görüntüler epifloresan mikroskop ile elde edilir. Toplam nörit büyümesi toplam hücre sayısına göre değerlendirilir.