Analysis of the effect of heme oxygenases and heme on gene expression of the serine synthesis pathway

Śródbłonek naczyniowy to pojedyncza warstwa komórek wyścielająca naczynia krwionośne i w związku z tym stanowi on pierwszą barierę pomiędzy krwią a tkankami. Ze względu na to, śródbłonek pełni wiele istotnych funkcji w układzie naczyniowym. Zmiany w metabolizmie komórkowym są powiązane z przedwczesnym starzeniem się komórek śródbłonka, a to prowadzi do dysfunkcji naczyń krwionośnych i rozwoju wielu chorób m.in. sercowo-naczyniowych. Niezwykle ważna jest zatem ścisła regulacja metabolizmu w celu utrzymania poprawnego funkcjonowania śródbłonka. Seryna jest niezbędna do prawidłowego metabolizmu komórki. Dehydrogenaza 3-fosfoglicerynianu (PHGDH) i aminotransferaza fosfoseryny 1 (PSAT1) są głównymi enzymami prowadzącymi do biosyntezy tego aminokwasu. Seryna jest kluczowym substratem przy syntezie hemu.W poniższej pracy obniżano ekspresję oksygenaz hemowych (HO-1, HO-2), które katalizują rozkład hemu, transfekując komórki ludzkiego śródbłonka aorty (HAEC) cząsteczkami siRNA oraz dodatkowo stymulowano te komórki hemem. Wykorzystując technikę real time PCR, sprawdzano poziomy mRNA genów PHGDH i PSAT1 w komórkach po transfekcji i stymulacji hemem. Wyniki badań wskazują na silną regulację genu PHGDH przez hem w komórkach HAEC.

Vascular endothelium is the layer of cells that line blood vessels and it is in this way the first barrier between the blood and the tissues. Thus, vascular endothelium plays many important functions in the vascular system. Changes in cellular metabolism are associated with premature aging of endothelial cells, this contributes to the dysfunction of blood vessels and to the development of many diseases such as cardiovascular diseases. The strict regulation of metabolism is therefore extremely important in order to maintain the proper functioning of the endothelium. Serine is an essential amino acid for proper cell metabolism. 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH) and phosphoserine aminotransferase 1 (PSAT1) are the main enzymes which lead to the biosynthesis of this amino acid. Serine is a key substrate for the synthesis of heme.In the following study, the expression of heme oxygenases (HO-1, HO-2), which catalyze the heme degradation, has been reduced by transfecting human aortic endothelial cells (HAEC) with siRNA molecules. Additionally these cells were stimulated with heme. Using the real time PCR technique, mRNA levels of PHGDH and PSAT1 genes were checked in cells after transfection and heme stimulation. The results of the study indicate a strong regulation of the PHGDH gene by heme in the human aortic endothelial cells.