Marteinn Þór Snæbjörnsson mun verja doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum mánudaginn 2.mars næstkomandi. Athöfnin fer fram í Hátíðasal Háskóla Íslands og hefst kl.10.00.
Ritgerðin ber heitið: Mögulegt stjórnunarhlutverk glýkólýsu í fósturþroskun. A potential regulatory role of glycolysis during mouse embryonic development – Analyzing the moonlighting function of Aldolase A.
Andmælendur eru Thomas Dickmeis, prófessor og hópstjóri við Institute of Toxicology and Genetics við Karlsruhe Institute of Technology í Þýskalandi, og dr. Óttar Rolfsson, lektor við Læknadeild Háskóla Íslands.
Leiðbeinandi var dr. Alexander Aulehla, hópstjóri við þroskunarlíffræðideild European Molecular Biology Laboratory (EMBL), og tengiliður við Háskóla Íslands var dr. Pétur H. Petersen, prófessor við læknadeild skólans. Auk þeirra sátu í doktorsnefnd dr. Anne Ephrussi, hópstjóri og yfirmaður þroskunarlíffræðideildar EMBL, og Matthias Hentze, hópstjóri og forstjóri EMBL.
Magnús Karl Magnússon, prófessor og deildarforseti Læknadeildar Háskóla Íslands, stjórnar athöfninni.
Ágrip af rannsókn Framan af hefur verið talið að eina hlutverk sykurrofs eða glýkólýsu sem og annarra efnaskiptaferla sé að útvega orku og byggingarefni fyrir frumuna. Margar nýlegar rannsóknir benda þó til þess að þetta sé ekki tilfellið, ýmsir efnaskiptaferlar geta haft bein áhrif á aðra ferla í frumum. Efnaskipti geta haft áhrif á aðra frumuferla m.a í gegnum svokölluð „moonlighting” ensím en það eru ensím sem hafa hlutverk ótengd efnaskiptum, t.d. sem umritunarþættir til viðbótar við þeirra hefðbundu hlutvek sem ensím. Í þessu verkefni var liðskipting PSM (Presomitic mesoderm) í fósturþroskun músa notuð sem rannsóknarmódel til að bera kennsl á þær aðferðir sem efnaskipti notast við til að hafa áhrif á aðra þætti frumunnar. Mögulegt er að rækta PSM í skilgreindu æti og fylgjast með fósturþroskun in vitro sem leyfir okkur að stýra hvaða næring er til staðar og að hafa áhrif á efnaskipti. Með því að notast við transgenískar mýs og myndun í rauntíma getum við skoðað afleiðingar þess að hafa áhrif á efnaskipti á bæði fósturþroskun og de novo genatjáningu. Niðurstöður sýna að milliefnið F1,6bP en ekki önnur milliefni í glýkólýsu hefur svæðisbundin áhrif á þroskun PSM. Þar sem glýkóýsa á sér einungis stað í umfryminu var skoðuð innanfrumustaðsetning nokkurra ensíma í glýkólýsu með það að markmiði að bera kennsl á hugsanleg “moonlighting” ensím. Það fannst að nokkur ensím í glýkólýsu, þar á meðal ensímið Aldolase A sem notar F1,6bP sem hvarfefni, eru staðsett í frumukjarnanum. Þegar PSM er ræktað í æti sem inniheldur F1,6bP hverfur AldoA úr kjarnanum á hraðan og afturkræfan hátt. Einnig er mögulegt að hafa áhrif á innanfrumustaðsetningu AldoA með því að virkja flæðistakmarkandi lykilensím í glýkólýsu á allósterískan hátt. Þessar niðurstöður benda til þess að AldoA ferðist á milli kjarna og umfrymis og gæti verið leið frumunnar til að skynja flæði í glýkólýsu.
Abstract
Traditionally glycolysis and other metabolic pathways have been considered to be processes whose primary role is to generate energy and provide material for biosynthesis. However, an increasing body of evidence indicates that this is not the case, in fact metabolic activity can and does directly influence other cellular processes. This can take place via several mechanisms, including moonlighting enzymes, which are metabolic enzymes that have a nonenzymatic function for example as transcription factors in addition to their enzymatic role. In this study segmentation of the presomitic mesoderm (PSM) during mouse embryonic development was used as a model to identify mechanisms by which metabolic activity can influence other cellular functions. The PSM can be cultured in vitro for extended time periods in a chemically defined medium, which allows us to control its source of nutrition and perturb metabolic activity. Using transgenic reporter lines and real-time imaging the effect of any metabolic perturbation on mesoderm patterning as well as on de novo gene expression can be monitored. We find that when cultured in medium containing the glycolytic intermediate F1,6bP but not any other intermediates, the PSM is affected in a region specific manner, with the posterior more undifferentiated part of the PSM being affected to a greater degree than the differentiated anterior PSM. As glycolysis is a cytoplasmic pathway we assessed the subcellular distribution of several glycolytic enzymes in mouse embryos in an effort to identify potential moonlighting enzymes. We found that in the PSM several glycolytic enzymes including Aldolase A the enzyme for which F1,6bP is a substrate, localize to the nucleus. Interestingly, AldoA disappears from the nuclear fraction in a fast and reversible manner when the PSM is cultured in F1,6bP containing medium. The subcellular distribution of AldoA can also be altered by allosterically activating a key rate-limiting enzyme in glycolysis. Combined, these findings suggest that upon changes in glycolytic activity AldoA shuttles between nucleus and cytoplasm.
Um doktorsefnið
Marteinn Þór er fæddur árið 1981. Hann lauk stúdentsprófi frá Fjölbrautaskólanum í Breiðholti árið 2003 og BSc-prófi í lífefnafræði frá Háskóla Íslands árið 2007. Árið 2010 lauk hann MSc–prófi í líf- og læknavísindum við læknadeild Háskóla Íslands. Sama ár hóf Marteinn sameiginlegt doktorsnám við EMBL í Heidelberg og Háskóla Íslands. Marteinn er giftur Wally Bluhm og eiga þau soninn Snæbjörn Kára Marteinsson.