Sikloastragenol'ün Arabidopsis thaliana'da telomer/telomeraz sistemi üzerine etkileri
Effects of cycloastragenol on telomere/telomerase system of Arabidopsis thaliana
Yazar: RABİYA MERVE CEYLAN
Danışman: DOÇ. DR. NESLİHAN TURGUT KARA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Yaşlanma süreci, tek hücreli mayadan çok hücreli memelilere ve bitkilere kadar canlı organizmaların çoğunu etkilemektedir. Kompleks organizmalarda yaşlanma süreci, kromozomların sonunda bulunan telomer tekrar dizilerinin uzunluğuyla ilişkilidir. Telomerlerin uzunluğu her hücre bölünmesiyle kısalır, bu nedenle hücrelerin çoğalmasına sınırlı bir sayıya kadar olanak verir ve bu olay telomer kaybı hipotezi olarak açıklanır. Buna göre telomer uzunluğu, çoğu ökaryotta kromozomların sonuna telomerik tekrar dizilerinin sentezlenmesini sağlayan telomeraz aktivitesi ile düzenlenir. Bu bağlamda, telomeraz aktivitesinin kaybı ve doku sınırlı anlatımı yaşlanma sürecine dahil edilir. Yaşlanma süreci, bitkiler ve hayvanlar arasında oldukça farklı olmasına rağmen, telomer biyolojisi temelinde aynıdır. 

Sikloastragenol (CAG), bazı Astragalus türlerinin sentezlediği triterpenoid saponin yapısında bir bileşiktir. Yapılan çalışmalar, CAG'ın telomeraz aktivasyonu, telomer uzaması, anti-enflamatuar ve anti-oksidatif özellikler dahil olmak üzere geniş ölçüde biyoaktiviteye sahip olduğunu göstermektedir. Klinik araştırmalar, CAG'ın insanlarda telomerazı aktive ettiğini göstermiş olmasına karşın henüz bitki telomer/telomeraz sistemi üzerindeki etkisini araştırmaya yönelik bir çalışma yapılmamıştır.
 
Bu tez çalışmasında, model bitki Arabidopsis thaliana'nın tüm bitki ve kallus dokularında 1 µM ve 10 µM CAG'ın etkisi araştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda CAG'ın A.thaliana'da telomerazın katalitik alt birimini kodlayan TERT geni ile birlikte telomer/telomeraz sistemi üzerinde pozitif düzenleyiciler olarak görev gören TER1, CTC1, TRB1, POT1a, TAC1, BT2 transkript seviyelerinde artışa neden olduğu belirlenmiştir. CAG uygulaması, bitkilerde boy uzunluğunda 2 cm'lik bir artış ve klorofil miktarında azalışa neden olmasına karşın, kallusların büyüme indeksinde herhangi bir etkisi gözlenmemiştir. Ayrıca bitki kök dokusu hücrelerinde artan doza bağlı olarak hücre profilerasyonunda bir artış gözlenmiştir. Bu sonuçlar CAG'ın insanlarda olduğu gibi bitkilerde de telomeraz aktivatörü olarak rol oynadığı ve telomer/telomeraz sistemindeki artan aktivitenin hücre profilerasyonu üzerinde olumlu etkiye sahip olabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
The aging process affects most living organisms, from unicellular yeast to multicellular mammals and plants. In complex organisms, the aging process is associated with the length of telomeric repeat sequences at the end of DNA. The length of telomeres shortens with each cell division, therefore limits proliferation of cells to a finite number, which is explained as telomere loss hypothesis. Accordingly, the length of telomeres are regulated by the telomerase activity which synthesizes the repeats at the end of chromosome in most eukaryotes. In this regard, loss of telomerase activity or its tissue limited expression is implicated in aging process. Although the process of aging, is quite different amongst plants and animals, telomere biology is essentially the same.

Cycloastragenol (CAG) is a triterpenoid saponin compound which is synthesized by some Astragalus species. Studies have shown that CAG has a wide range of bioactivity, including telomerase activation, telomere elongation, anti-inflammatory and anti-oxidative properties. While clinical studies have demonstrated that CAG activates human telomerase, no study has been conducted to investigate its effect on the plant telomere/telomerase system.

In this study, in order to test whether CAG has an effect on plants, 1 µM and 10 µM CAG were tested on all in vitro grown plant and callus tissues of a model plant Arabidopsis thaliana. Results revealed that CAG caused an increase in the transcript levels of TER1, CTC1, TRB1, POT1a, TAC1, BT2 which act as positive regulators on the telomere/telomerase system together with the TERT gene encoding the catalytic subunit of telomerase in A.thaliana. While CAG application resulted in 2 cm increase in height and a decrease in chlorophyll amount, no remarkable effect on callus growth index was observed. Furthermore, an increase in cell proliferation was observed in plant root cells due to the increased CAG dose. These results suggest that CAG might have a role as a telomerase activator in plants as well as in humans, and it led us to conclude that increased activity in the telomere/telomerase system might create a positive effect on cell proliferation.