A disszertációban összefoglalt munka során a purinerg szignalizációban a vázizomsejtek differenciálódása, illetve egészséges melanocyták malignus transzformációja során bekövetkező változásokat vizsgáltuk. Kimutattuk, hogy a tenyésztő oldat szérumösszetételének megfelelő megváltoztatásával indukált differenciálódás során mind C2C12 egér myoblastokban, mind primer tenyésztett egér vázizomsejtekben a sejtek purinerg válaszkészsége fokozódik és a Ca2+-tranziensek és az ezek hátterében álló Ca2+-fluxusok bifázisossá válnak. A gyors, korai fázist ionotrop P2X receptorokon, mindenekelőtt a P2X7R-on keresztül kialakuló inward ionáram, az ennek következtében megjelenő akciós potenciál és a feszültségfüggő folyamatok aktiválódása hozza létre. Ez a fázis az extracelluláris Ca2+ hiányára, a sejt előzetes depolarizációjára és a P2X receptorok gátlására érzékeny, kinetikai paraméterei a depolarizációval kiváltott Ca2+- tranziensek paramétereihez hasonlítanak és gyors lecsengése a feszültségfüggő csatornák inaktiválódásával magyarázható. A C2C12 sejtvonal esetében a Ca2+-válasz korai komponense csak a legfejlettebb sejteken jelenik meg, de ha a differenciálódást a PKCα izoenzim overexpressziójával indítjuk be, ez a korai fázis még ezen sejtek esetében is hiányzik (a késői fenntartott fázis ezzel szemben már igen korán és maximális amplitúdóval jelentkezik). Ezzel párhuzamosan a P2X7R expressziójának máskor tapasztalt fokozódása is elmarad és a sejtek válaszkészsége hasonlít az anti-P2X7R siRNS alkalmazását követően nyert, a korai komponens csökkenését mutató eredményekhez, aláhúzva ezen receptor altípus fontosságát a gyors fázis kialakításában. A primer tenyésztett vázizomsejtek esetében a bifázisos válasz már a korai fejlődési stádiumokban is megjelenik, a legfejlettebb izomrostokban azonban a purinerg szignalizáció „involúciójának” jeleként a nagy amplitúdójú korai fázis eltűnik és csak a lassú késői komponens marad meg. Ez utóbbi kialakításáért az aktiválódó metabotrop P2Y receptorok (C2C12 sejtek esetében a differenciálódást elindító tényezőtől függően a P2Y2 és P2Y4, primer myotubulusok esetében a P2Y1 és P2Y4 altípusok) által az SR-bıl fáziskéséssel felszabadított Ca2+ a felelıs. Az általunk vizsgált melanoma malignum sejtvonalak mindegyikében a kontroll egészséges melanocytákhoz képest új tulajdonságként jelent meg az ATP-szenzitivitás. Vizsgálataink kimutatták, hogy a különböző sejvonalakon egyöntetűen a P2X7R expresszálódik, mely a cytoplasmamebránban elhelyezkedve a P2X7R-nak megfelelő farmakológiai tulajdonságokkal hoz létre Ca2+-tranzienseket. A receptor aktiválása azonban – a P2X7R-tól megszokottól eltérően – antiapoptotikus hatást fejt ki, míg a receptor gátlása elősegíti az apoptosist és necrosist in vitro, illetve a metastasisképzést csökkenti in vivo. A P2X7R módosult funkciója összefüggésben lehet a rianodin receptor melanoma sejtekben megfigyelhető overexpressziójával. A RyR az ER-ben és a plazmamembránban is kimutatható. Szokványos agonistái nem képesek aktiválni, viszont rianodin jelenlétében szignifikánsan csökken a P2X7R közvetítésével megvalósuló [Ca2+]i-növekedés amplitúdója. Nem zárható ki tehát, hogy a kórosan overexpresszált RyR módosítja a melanomában megjelenı P2X7R funkcióját oly módon, hogy utóbbi receptor az apoptosis ellen védı tényezővé válik és működésével elősegíti a malignus transzformációt. Az értekezésben bemutatott munka eredményei azt igazolják, hogy egymástól igen különböző sejttípusok használják a purinerg jelátviteli utakat olyan, a sejt végső sorsát meghatározó folyamatok szabályozásában, mint amilyen a specializált sejttípussá történő differenciálódás eseménysora vagy a programozott sejthalál, az apoptosis kivédése. Megfigyeléseink arra is rámutatnak, hogy a sejt sorsát végérvényesen meghatározó irány kijelölésében és az adott úton való végighaladás során a P2X7 purinoreceptor kulcsfontosságú szerephez jut.

This Ph.D. thesis summarises the results of our research into the alterations observed during the differentiation of skeletal muscle cells and the malignant transformation of human melanocytes. We have shown that when C2C12 mouse myoblasts and primary cultured mouse skeletal muscle cells are induced to differentiate by the appropriate alteration of the serum content of their culturing medium, the responsiveness of cells to extracellular ATP increases and the Ca2+ transients as well as the underlying Ca2+ fluxes become biphasic. The early peak component is initiated by the opening of ionotropic P2X receptors, especially the P2X7R, followed by inward ionic currents, depolarization of the cell, initiation of an action potential and thus the activation of voltage-gated processes. This phase is sensitive to the removal of extracellular Ca2+ ions, to preceding and sustained membrane depolarization and to the inhibition of P2X receptors. Its kinetic parameters resemble those of the depolarizationinduced Ca2+ transients, and it is rapidly terminated as voltage-gated channels inactivate. On C2C12 cells this early peak component appears only at the most differentiated stage, but if differentiation is induced by the overexpression of PKCα, the early phase fails to appear even in these cells (whereas the delayed phase can be detected with maximal amplitude early in differentiation). In the latter group of cells, the increase in the expression of P2X7R is also lacking and the responses of cells resemble the transients of the ones that have undergone transfection with anti-P2X7R siRNA displaying a suppressed early phase, which underlines the importance of the P2X7 subtype during the peak component. In the case of primary cultured skeletal muscle cells, the biphasic shape of the Ca2+ transient appears already at an early stage, but, as a sign of the involution of purinergic signalling, the large peak disappears in the most developed myofibres and only the sustained phase can be detected. The latter component of the transient is produced by the release of Ca2+ from the SR following the activation of metabotropic P2 receptors (P2Y2R and P2Y4R on C2C12, while P2Y1R and P2Y4R on primary myotubes). As compared to control healthy melanocytes, ATP sensitivity appeared in each of our melanoma cell lines as a gain of new function. Our experiments have shown that all the three melanoma cell lines express the P2X7R, which, localised in the cytoplasma membrane and having the typical pharmacological characteristics of P2X7 receptors, is responsible for the ATP-evoked Ca2+ transients. Unlike in other tissues, however, the activation of the receptor exerts antiapoptotic effect, while its inhibition promotes apoptosis and necrosis in vitro and inhibits metastasis formation in vivo. The altered function of P2X7R can be related to the overexpression of the ryanodine receptor in melanoma cells. We have demonstrated that RyR is localised in the ER as well as in the cytoplasma membrane. Its well-known agonists are unable to activate the receptor, but ryanodine significantly decreased the amplitude of the P2X7R-mediated Ca2+ transients. It cannot be excluded that the pathologically overexpressed RyR modifies the function of the P2X7R in a way that the latter becomes a protective factor for the cell, thus leading to malignant transformation. The results of the work discussed in this dissertation prove that diverse cell types make use of the purinergic signalling pathway as the regulator of processes critical in the determination of the fate of the cell, such as differentiation to a specialised function or avoiding apoptosis. We have also demonstrated that the P2X7 receptor subtype is a key player in directing cells between proliferation and differentiation, as well as apoptosis and survival.