Nematod caenorhabditis elegans model organizmasında insülin maruziyetine bağlı metabolomik değişimin araştırılması: C. elegans kanser modeli
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MOLEKÜLER BİYOLOJİ VE GENETİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÖZGÜR ÜLKÜ ÖZDEMİR
Danışman: ŞEYDA BERK, MUSTAFA ÇELEBİER
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Serbest yaşayan nematod Caenorhabditis elegans (C. elegans), son yıllarda yaşlanma çalışmalarında iyi bilinen bir model organizma haline gelmiştir. Kısa ömrü, kültürlenmesinin ve deney yapılmasının kolaylığı, tam olarak dizilenmiş ve iyi açıklanmış genomu ve ileri ve geri genetik taramalar için bolluğu bunun başlıca nedenleridir. Farklı çalışmalar C. elegans'ta yaşlanma, uzun ömür ve metabolizma arasındaki ilişkiyi araştırmıştır. Yaşlanmaya özgü mekanizmaları daha iyi anlamak ve bu fizyolojik süreci karakterize eden biyobelirteçler oluşturmak elzem hale geldiğinden tüm biyomoleküller arasında metabolitler bu biyobelirteçlerin incelenmesi için iyi bir hedef olarak ön plana çıkmaktadır. İki ana besin algılama yolu olan rapamisin hedefi (TOR) ve insülin/IGF sinyalleme (IIS) yolları, en etkili doğrulanmış yaşlanma karşıtı müdahalelerle ilişkilendirilmiştir. İnsülin/İnsülin Benzeri Sinyalizasyon (IIS) ve mTOR sinyal yollarında yer alan genlerin nakavt edilmesi uzun ömürlülüğü artırma eğilimindedir. Diyabet, kanser ve embriyonik ölüm gibi ciddi olumsuz etkiler, bu sinyalleme yollarından herhangi birinde önemli değişikliklerden kaynaklanabilmektedir. Sonuç olarak, yaşlanma karşıtı IIS veya TOR manipülasyonlarının uygulanması, kanser ve diyabet dahil olmak üzere çok sayıda yaşlanmayla ilgili hastalığın ilerlemesini engelleyebilecek önemli bir etkiye sahiptir. Ön çalışmamızda, en iyi doğrulanmış yaşlanma karşıtı müdahalelerin temel besin algılama yollarıyla ilişkili IIS yolağı olan insülin ilacına maruz kalan solucanların uzun ömürlülükle ilişkilendirilmiştir. Bu tez çalışmasında ise, bu insüline bağlı ömür uzunluğu etkisinin, memelilerde tümör baskılayıcı pRb işleviyle ilişkili olan mutant suş lin-35 ve yabanıl N2 solucanlarında LC-Q-TOF-MS/MS analizi ile metabolomik profillemeleri elde edilmiştir. Ek olarak, insülin maruziyeti sonrasında kanser metabolizmasında meydana gelen değişiklikler ve etkilenen yolaklar belirlenmiştir. Retinobastona (pRB) mutasyonlu lin-35 solucanları insülin tedavi uygulaması sonrası N2 yabanıl solucanlar ile karşılaştırılarak elde edilen metabolitler arasındaki farklar belirlenmiş ve metabolit skorları değerlendirilmiştir. Böylece pRB mutasyonuna sahip lin-35 solucanları ve yabanıl N2 solucanları arasındaki farklar moleküler analizlerle ortaya konulmuştur. Böylelikle, C. elegans odaklı kanser-IIS ilişkisi moleküler ve metabolomik analizlerle aydınlatılmıştır. IIS- insülin tedavisi ön çalışmamızda elde ettiğimiz uzun ömürlülük etkisinin altında yatan fizyolojik süreci aydınlatılarak metabolit profili oluşturulmuştur ve uzun ömürlü solucanların (insüline maruz kalan solucanlar) metabolizmasının normal ömre sahip kontrollerle (insülin uygulanmayan solucanlar) karşılaştırıldığında nasıl değiştiği analiz edilmiştir. Bu amaçla, örnekler, Sıvı kromatografi-dörtlü zaman-uçuşlu tandem kütle spektrometrisi (LC-Q-TOF-MS/MS) yöntemi kullanılarak C18 kolon ile gradiyent elüsyon programı kullanılarak analiz edilmiştir. Elde edilen ham veriler MZmine 2.53 yazılımı ile analiz edilmiştir. Metabolit profilleri, MetaboAnalyst 6.0 platformunda biyolojik yolak analizleriyle değerlendirilmiş ve bulunan metabolitlerin kanser ve insülin ile ilişkisi ortaya koyulmuştur. Yapılan veri değerlendirmesi sonucunda; FC>1.5 ve p<0.05 istatistiksel olarak güvenilir pikler tespit edildiğinde, lin-35 solucanları ve N2 solucanlarında toplam 75 metabolit elde edilmiştir. Yapılan literatür taraması sonucunda bu metabolitlerden toplamda 38 tanesi kanser/diyabet modeli ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Bunlardan en önemli 3 metabolit L-arjinin, fruktoz 6- fosfat ve fumarik asit olarak rol almaktadır. Ayrıca Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) yolak analizi sonucunda 21 metabolik yolak kanser/diyabet modelinde rol almıştır. Bunlardan en önemlisi fenil alenin tirozin ve triptofan biyosentez sinyal yolağı ile Riboflavin sinyal yolağı olarak belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, yaşlanmaya özgü mekanizmaları daha iyi anlaşılır hale getirmiş ve bu fizyolojik süreci karakterize eden biyobelirteçler oluşturmuştur. Yapılan bu çalışmada tespit edilen metabolomik profillerdeki değişikliklerden kanser metabolomik gelişimi mekanizmalarının aydınlatılmasında ve yeni biyobelirteç hedeflerinin geliştirilmesine katkı sağlamıştır. Ayrıca metabolomik için genel olarak geçerli olduğu gibi, C. elegans metabolomunun kapsamlı bir analizini sağlayan analitik bir platform yoktur. Metabolomik verilerinin biyoenformatik analizi de giderek daha fazla önem kazandığından, HMDB örneğini izleyerek, metabolitler, MS-, MS/MS spektrumları dahil olmak üzere C. elegans'a özgü metabolit veritabanının oluşturulmasına katkı sağlamıştır.