ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА AGR2 И ЕГО РОЛЬ В КОНТРОЛЕ РАЗВИТИЯ И СЕКРЕТОРНОЙ ФУНКЦИИ ЭПИТЕЛИАЛЬНЫХ ТКАНЕЙ МЛЕКОПИТАЮЩИХ

DOI: https://doi.org/None

Л.А. Усакин (1), О.А. Романова (1), кандидат биологических наук, Е.А. Тверье (1), О.И. Кляйн (1), кандидат биологических наук, А.П. Сысоева (1), М.А. Пальцев (2), академик РАН, профессор, А.А. Пантелеев (1), кандидат биологических наук 1-Научно-исследовательский центр «Курчатовский институт», Российская Федерация, 123182, Москва, пл. академика Курчатова, д. 1; 2-Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Российская Федерация, 119334, Москва, ул. Косыгина, д. 4 E-mail: a.a.pantel@gmail.com

Введение. Белок Agr2 относится к семейству дисульфидизомераз-эндоплазматического ретикулума и содержит активные цистеиновые домены, участвующие в формировании дисульфидных связей при процессинге муцинами. Он экспрессируется в бокаловидных клетках эпителия кишечника и играет ключевую роль в контроле секреции муцина 2 – основного компонента, отвечающего за вязкость слизи и выполняющего многие регуляторные функции в контроле активности эпителия кишечного тракта. Роль генов семейства Agr в развитии и функционировании других муцинпродуцирующих эпителиальных тканей изучена недостаточно. Цель. Выявление роли гена Agr2 в развитии дыхательного эпителия млекопитающих и в контроле его функций, в частности секреции муцинов. Методы. В качестве экспериментальной модели использована трансгенная линия мышей с нокаутом гена Agr2 (Agr2tm1.2Erle). В качестве методов анализа применялись иммуногистохимия и стандартные методы гистологии и молекулярной биологии. Результаты. Наши исследования эмбриогенеза дыхательного эпителия мыши впервые продемонстрировали ключевую роль белка Agr2 в становлении продукции мукуса в трахее млекопитающих в процессе ее эмбрионального развития. На средних стадиях эмбриогенеза (E16–E18) активная экспрессия белка Agr2 в развивающейся трахее совпадала по времени и локализации с началом секреции муцина-2 и муцина-5 – основных компонентов трахеального мукуса, ответственного за выполнение эвакуационной функции эпителия трахеи. В отличие от кишечного эпителия, нокаут по Agr2 не приводит к исчезновению муцинов в дыхательном эпителии у эмбрионов и взрослых мышей. Вместе с тем у взрослых мутантных мышей нарушен полноценный процессинг муцинов, которые остаются внутри клеток дыхательного эпителия (в эндоплазматическом ретикулуме), а не секретируются в составе слизи. Таким образом, белок Agr2 является одним из главных факторов, контролирующих процесс секреции слизи и, следовательно, эвакуационную функцию трахеального эпителия. Заключение. Фармакологическая или генетическая активация белка Agr2 может быть перспективным подходом к стимуляции секреторной функции трахеального эпителия как в тканевом эквиваленте in vitro, так и трахее in situ при различных патологических состояниях, в том числе при пересадке трахеи или ее тканевого эквивалента.
Ключевые слова: 
Agr2, эпителий, трахея, дыхательная система

Список литературы: 
  1. Aberger F., Weidinger G., Grunz H. & Richter K. Anterior specification of embryonic ectoderm: the role of the Xenopus cement gland-specific gene XAG-2. Mechanisms of development. 1998; 72: 115–30.
  2. Kumar A., Godwin J. W., Gates P. B., Garza-Garcia A. A. & Brockes J. P. Molecular basis for the nerve dependence of limb regeneration in an adult vertebrate. Science. 2007; 318: 772–7.
  3. Ivanova A.S., Tereshina M.B., Ermakova G.V., Belousov V.V., Zaraisky A.G. Agr genes, missing in amniotes, are involved in the body appendages regeneration in frog tadpoles. Scientific reports. 2013; 3: 1279.
  4. Park S., Zhena G.,Verhaeghea C., Nakagamia Y., Nguyenvua L.T., Barczaka A.J., Killeend N., Erl D. The protein disulfide isomerase AGR2 is essential for production of intestinal mucus. PNAS. 2009; 106 (17): 6950–5.
  5. Shih L.J., Lu Y.F., Chen Y.H., Lin C.C., Hwang S.P. Characterization of the agr2 gene, a homologue of X.laevis anterior gradient 2, from the zebrafish, Danio rerio. Gene Expres. Patterns. 2007; 7: 225–30.
  6. Thompson D.A., Weigel R.J. HAG-2, the human homologue of the Xenopus laevis cement gland gene XAG-2, is coexpressed with estrogen receptor in breast cancer cell lines. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998; 251: 111–6.
  7. Zheng, W., Rosenstiel, P., Huse, K., Sina, C., Valentonyte, R., Mah, N., Zeitlmann, L.,Grosse, J., Ruf, N., Nurnberg, P., Costello, C.M., Onnie, C., Mathew, C., Platzer, M.,Schreiber, S., Hampe, J. Evaluation of AGR2 and AGR3 as candidate genes for inflammatory bowel disease. Genes Immun. 2006; 7: 11–5.
  8. Brychtova V., Vojtesek B., Hrstka R. Anterior gradient 2: A novel player in tumor cell biology. Cancer Letters. 2011; 304: 1–7.
  9. Komiya T., Tanigawa Y., Hirohashi S. Cloning of the gene gob-4, which is expressed in intestinal goblet cells in mice. Biochim. Biophys. Acta. 1999; 1444: 434–8.
  10. Schroeder B.W.,Verhaeghe C., Park S.W., Nguyenvu L.T., Huang X., Zhen G., et al. AGR2 is induced in asthma and promotes allergen-induced mucin overproduction. Am. J. Respir.Cell Mol. Biol. 2012; 47: 178–85.
  11. Wang Z., Hao Y., Lowe A.W. The adenocarcinoma-associated antigen, AGR2, promotes tumor growth, cell migration, and cellular transformation. Cancer Res. 2008; 68: 492–7.
  12. Zhao F., Edwards R., Dizon D., Afrasiabi K., Mastroianni J.R., Geyfman M., Ouellette A.J., Andersen B., Lipkin S.M. Disruption of paneth and goblet cell homeostasis and increased endoplasmic reticulum stress in Agr2 -/- mice. Dev. Biol. 2010; 338 (2): 270–9.
  13. Ambort D., Johansson M.E., Gustafsson J.K., Ermund A., Hansson G.C. Perspectives on mucus properties and formation – lessons from the biochemical world. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2012; 2 (11): a014149.
  14. Roy M.G., Rahmani M., Hernandez J.R., Alexander S.N., Ehre C., Ho S.B., Evans C.M. Mucin Production during Prenatal and Postnatal Murine Lung Development. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2011; 44: 755–60.
  15. Fahy J.V., Dickey B.F. Airway mucus function and dysfunction. N. Engl. J. Med. 2010; 363: 2233–47.
  16. Adler K.B., Tuvim M.J., Dickey B.F. Regulated mucin secretion from airway epithelial cells. Frontiersin Endocrinology, Neuroendocrine Science. 2013; 4 (129): 1–9.