MYLK3 geninin erken kalp gelişimindeki fizyolojik rolü
The physiologic role of MYLK3 in early heart development
Yazar: İSMAİL ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. YUSUF ZİYA ZİYLAN
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Fizyoloji = Physiology ; Genler = Genes ; Kalp = Heart ; Miyozin = Myosin ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Zebra balığı = Zebrafish

Özet:
Fonksiyonel kardiyak sinsistyum, kardiyak dokuların tüm uzantıları boyunca
gerçekleşen düzgün, hızlı ve koordineli kontraksiyonun sağlanabilmesi için gereklidir.
Ancak, kalbin bu özelliği, hastalıklara karşı oldukça duyarlı olup, kolaylıkla zarar
görebilir.
Fonksiyonel kardiyak sinsistyumun oluşabilmesi için, koordineli doku
morfojenezi ve doğru/düzenli hücre içi elektriksel bağlantılara gereksinim vardır.
Kardiyak sinsistyumun işlevselliği ve fonksiyonelliği mekanizması bugüne kadar tam
olarak anlaşılamamıştır. Son dönemlerde, zebra balığı kalp odacıklarının, primitivedoğrusal
kalp tüpünün dokusal olarak yeniden modellenerek geliştiği gösterilmiştir. Bu
süreçde etkili sinyal yolaklarından birinin Wnt/Düzlemsel Hücre Polarite (DHP/PCP)
sinyal yolağı olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, DHP sinyal yolağı hücre adezyonu, hücre
iskeleti ve hücre migrasyonu olaylarını da hedef alan sinyallemelere sahiptir. Bunlara ek
olarak, DHP'deki fosforile kas-dışı miyozin II düzenleyici hafif zincirin (non-muscle
myosin regulatory light chain-MRLC) spesifik lokalizasyonundaki değişikler nedeniyle
eksik ve yetersiz miyokard dokusu gözlemlenmiştir. MRLC'nin aktivitesi MLCK,
ROCK ve fosfotaz MYPT arasında meydana gelen etkileşimler yoluyla düzenlenir.
Mylk3 geni tarafından kodlanan, kardiyak spesifik MLCK (cMLCK), kalp odacık
oluşumu esnasında, zebra balığı kalbinde, spesifik olarak eksprese edildiği
bilinmektedir, fakat kalp gelişimi sırasındaki rolü ve sinyal yolakları ile etkileşiminin
olup olmadığı henüz tam olarak açık değildir.
Bu çalışmada, zebra balığı erken kalp gelişimi sırasında, mylk3'ün rolünü
karakterize ettik. Mylk3'ün işlev kaybının, kardiyak ödem, taşikardi ve kardiyak loop
defekti gibi kardiyak anormalliklere neden olduğunu, buna ek olarak, mylk3 kaybının,
miyozin fosforilasyon düzeyini azalttığına ve ayrıca fosforile miyozin lokalizasyonu
üzerinde önemli bir role sahip olduğunu saptadık. Bununla birlikte, mylk3 ile Wnt11
(kanonik olmayan Wnt ligandı) arasında genetik veya fonksiyonel bir etkileşim
olduğunu gösterdik.
Tüm bu bulgular, cMLCK'nın erken kardiyojenez sırasında uygun/düzgün kalp
gelişimi ve kardiyak fonksiyon için gerekli olduğunu gösterdi.

Abstract:
A functional cardiac syncytium is necessary for the proper and rapid coordinated
contraction of cardiac tissues along their entire length. However, this feature of the heart
is susceptible to damage by disease.
Establishing a functional cardiac syncytium requires coordinated tissue
morphogenesis and formation of proper intercellular electrical coupling. However, to
date, this process is incompletely understood. Recently, it has been shown that in
zebrafish the cardiac chambers are formed by tissue remodeling of the primitive linear
heart tube. One of the major implicated pathways in this process is the Wnt/Planar Cell
Polarity (PCP) pathway. In addition, PCP signaling drives cardiac chamber formation
through regulation of actomyosin tension. Specific changes in the localization of the
phosphorylated non-muscle myosin II regulatory light chain (MRLC) in PCP deficient
myocardium have been observed. The activity of MRLC is regulated through the
interplay of the kinases MLCK, ROCK, and the phosphatase MYPT. The cardiac
specific MLCK, encoded by the mylk3 gene, is specifically expressed in the zebrafish
heart during the time of cardiac chamber formation, but its role during heart is not
completely known.
In this study, we characterized the role of mylk3 during zebrafish early heart
development. We found that the loss-of-function of mylk3 causes cardiac abnormalities,
including cardiac edema, tachycardia and looping defects. Additionally, we provide
evidence that loss of mylk3 decreases the myosin phosphorylation state and also it has a
significant role on the localization of phosphorylated myosin. Furthermore, we
demonstrate that there is a genetic or functional interaction between mylk3 and Wnt11
(non-canonical Wnt ligand).
Our data obtained from this study has shown that, cMLCK is essential for proper
heart development and cardiac function during early cardiogenesis.