Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki, nr projektu 2017/25/B/N27/02650.

Przewlekłe zapalenie i zaburzenie procesu gojenia ran stanowią podłoże mechanizmu wielu procesów chorobowych, w tym dotyczących chorób cywilizacyjnych. Zapalenie może być wywołane czynnikami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi. Przewlekłe zapalenie przyczynia się do rozwoju miażdżycy naczyń, reumatoidalnego zapalenia stawów, astmy, raka i wielu innych chorób. Procesowi temu towarzyszy upośledzenie podziałów komórkowych, różnicowania komórek i biosyntezy składników macierzy pozakomórkowej (ECM), głównie kolagenu. Pomimo, że mechanizm zapalenia jest dobrze zbadany, to jednak kompleksowość molekularnych regulacji tego procesu nie jest do końca poznana. W niniejszym projekcie przedstawiono hipotezę o podwójnej funkcji prolidazy (wewnątrzkomórkowego enzymu oraz liganda EGFR) jako ważnego białka w regulacji procesów regeneracyjnych w eksperymentalnym modelu zapalenia oraz mechanicznego uszkodzenia komórek skóry.

Prolidaza jest cytoplazmatyczną egzopeptydazą katalizującą hydrolizę imidodipeptydów zawierających prolinę lub hydroksyprolinę. Enzym ten odgrywa ważną rolę w odzyskiwaniu proliny z imidodipeptydów (pochodzących głównie z produktów degradacji kolagenu) do ponownej biosyntezy kolagenu i innych białek zawierających prolinę. Warto zauważyć, że specyficznym ligandem receptora β1-integrynowego jest kolagen typu I. Charakterystycznym efektem pobudzenia receptora β1-integrynowego jest wzrost biosyntezy kolagenu. Mechanizm tego zjawiska polega na pobudzeniu czynników transkrypcyjnych indukujących ekspresję genów kolagenu i wielu innych zaangażowanych w regulację proliferacji, różnicowania i metabolizmu komórkowego. Powiązanie aktywności prolidazy z procesem biosyntezy kolagenu wykazano w wielu modelach komórkowych i zwierzęcych, jak np. we wspomnianym wcześniej procesie gojenia ran i starzenia, zwłóknieniu tkanek oraz wrodzonej łamliwości kości. Regulacja tych procesów zachodzi na poziomie szlaku sygnałowego indukowanego przez receptor β1-integrynowy, a także insulinopodobny czynnik wzrostowy-I (IGF-I) – najsilniejszy stymulator biosyntezy kolagenu. Mechanizm prolidazo-zależnej regulacji biosyntezy kolagenu wykazano zarówno na poziomie pre- i post-transkrypcyjnym poprzez regulację czynnika NF-kB – inhibitora ekspresji genów kolagenu typu I. Modulacja integryno-zależnego szlaku sygnałowego poprzez aktywujące lub hamujące ligandy receptora β1-integrynowego lub donory tlenku azotu wpływa na aktywność prolidazy. Wykazano również, że prolidaza jest ligandem receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR), który odpowiada za aktywację pro-wzrostowych ścieżek sygnałowych. To podwójne działanie prolidazy sugeruje jej ważną rolę w promowaniu wzrostu komórek i regeneracji tkanek. Jednak ta funkcja prolidazy nie została dotychczas zbadana.

W związku z tym, celem projektu jest zbadanie słuszności postawionej hipotezy o zewnątrzkomórkowej roli prolidazy jako aktywatora wewnątrzkomórkowej ścieżki sygnałowej pobudzającej procesy naprawcze w uszkodzonych tkankach.

Projekt ten ma na celu wyjaśnienie molekularnego mechanizmu działania prolidazy w procesach regeneracyjnych w hodowlach komórek skóry. Efekty biologiczne wpływu prolidazy na komórki skóry ocenione zostaną w odniesieniu do potencjalnego wykorzystania w procesie gojenia ran oraz w chorobie spowodowanej niedoborem prolidazy. Wyniki tych badań mogą przyczynić się do zaproponowania nowej farmakoterapii zaburzeń gojenia ran.

• Nizioł Magdalena, Ościłowska Ilona, Baszanowska Weronika, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. Recombinant human prolidase wild-type and mutants differentially activate EGFR-mediated cell proliferation of HaCaT keratinocytes under conditions of IL-1β-induced inflammation. W: EMBO Workshop 2022. Reversible phosphorylation, signal integration and drug discovery. Vouliagmeni Greece. 22-26 may 2022. Book of abstract.
• Nizioł Magdalena, Ościłowska Ilona, Baszanowska Weronika, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. Recombinant human prolidase stimulates EGFR-dependent keratinocytes proliferation in the presence of IL-1β. W: EMBO Workshop. Molecular mechanisms of developmental and regenerative biology. Virtual. 26-29 April 2022. Abstract Book.
• Baszanowska Weronika, Misiura Magdalena, Ościłowska Ilona, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. Extracellular prolidase (PEPD) induces anabolic processes through EGFR, ß1-integrin, and IGF-1R signaling pathways in an experimental model of wounded fibroblasts. International Journal of Molecular Sciences 2021 : 22, 13 pp, Article ID 942
• Misiura Magdalena, Guszczyn Tomasz, Ościłowska Ilona, Baszanowska Weronika, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. Platelet-rich plasma promotes the proliferation of human keratinocytes via a progression of the cell cycle. A role of prolidase. International Journal of Molecular Sciences 2021 : 22, 14 pp, Article ID 936
• Nizioł Magdalena, Ościłowska Ilona, Baszanowska Weronika, Pałka Jerzy, Besio Roberta, Forlino Antonella, Miltyk Wojciech. Recombinant prolidase activates EGFR-dependent cell growth in an experimental model of inflammation in HaCaT keratinocytes. Implication for wound healing. Frontiers in Molecular Biosciences 2022 : 9, 13 pp., Article ID: 876348
• Misiura Magdalena, Miltyk Wojciech. Targeted metabolomic study of prolidase-treated human dermal keratinocytes under the condition of IL-1β-inducted inflammation. W: 14th International Scientific Conference "The Vital Nature Sign", Kaunas, Lithuania, October 15-16, 2020. Abstract book.
• Misiura Magdalena, Klupczyńska Agnieszka, Miltyk Wojciech. Celowana analiza metabolomu uszkodzonych mechanicznie keratynocytów poddanych działaniu prolidazy. W: III Poznańska Konferencja "Współczesna analityka farmaceutyczna i biomedyczna w ochronie zdrowia". Poznań, konferencja on-line, 04-05.05.2020.
• Misiura Magdalena, Miltyk Wojciech. Current understanding of the emerging role of prolidase in cellular metabolism. International Journal of Molecular Sciences 2020 : 21, 16, 20 pp, Article ID 5906
• Misiura Magdalena, Baszanowska Weronika, Ościłowska Ilona, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. Prolidase stimulates proliferation and migration through activation of the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway in human keratinocytes. International Journal of Molecular Sciences 2020 : 21, 23, 20 pp, Article ID 9243
• Klupczyńska Agnieszka, Misiura Magdalena, Miltyk Wojciech, Ościłowska Ilona, Pałka Jerzy, Kokot Zenon, Matysiak Jan. Development of an LC-MS targeted metabolomics methodology to study proline metabolism in mammalian cell cultures. Molecules 2020 : 25, 20, 13 pp, Article ID 4639
• Misiura Magdalena, Miltyk Wojciech. Zjawisko "cross-talk" receptorów EGF i FGF w procesie gojenia ran w eksperymentalnym modelu komórek skóry ludzkiej. W: VII Forum Młodych Naukowców. Nauki przyrodnicze i medyczne. Lublin, 12.09.2020. Książka abstraktów.
• Misiura Magdalena, Miltyk Wojciech. Proline-containing peptides - new insight and implications: a review. Biofactors 2019 : 45, 6, s. 857-866
• Misiura Magdalena, Zaręba Ilona, Stelmaszewska [S.D.] Joanna, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. The effect of prolidasae on collagen biosynthesis in fibroblast in vitro. W: XVIII International Congress of Medical Sciences. Sofia, Bulgaria. 09-12 may 2019.
• Zaręba Ilona, Celińska-Janowicz Katarzyna, Pałka Jerzy, Miltyk Wojciech. The new insight into the role of prolidase in the cell metabolism. W: Italian-Spanish-Portuguese Joint Meeting in Medicinal Chemistry MedChemSicily2018, Palermo, Italy, July 17-20, 2018. Book of Abstracts.