Nörogelişimsel bozukluklar ile ilişkili mutasyonların genetik ve fonksiyonel karakterizasyonu
Genetic and functional characterization of mutations associated with neurodevelopmental disorders
Yazar: TÜLAY ÖNCÜ ÖNER
Danışman: PROF. DR. SULTAN CİNGÖZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Genetik = Genetics ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Dizi analizi-DNA = Sequence analysis-DNA ; Dizi analizi-RNA = Sequence analysis-RNA ; Ekzom dizileme = Exome sequencing ; Fenotipik anormallik = Phenotypic abnormality ; Fonksiyonel analiz = Functional analysis ; Genetik varyasyon = Genetic variation ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Nörogelişimsel bozukluklar = Neurodevelopmental disorders ; RNA = RNA

Özet:
Nörogelişimsel bozukluklar, merkezi sinir sisteminin büyüme ve gelişme hasarları ile ilişkili, bilişsel, nörolojik ve psikiyatrik bozukluklardan oluşan geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır. Son yıllarda genetik alanındaki gelişmeler sayesinde bu bozukluklarla ilişkili yeni birçok gen ve lokus tanımlanmasına rağmen; çoğu hastada hâlâ spesifik tanı konulamamakta, tedavi planlanamamaktadır. Bu durumda genetik ve fenotipik heterojenitenin rolü büyüktür. Çalışmanın amacı ebeveynleri akraba olan, nörogelişimsel bozukluğa sahip çocukların hastalık fenotipleriyle ilişkili olabilecek aday gen/gen bölgelerini belirlemek ve ELP6 geninde saptanan mutasyonun etkisini fonksiyonel çalışmalarla ortaya koymaktır.
Çalışmanın genetik analiz aşamasında beş hasta çocuğun yer aldığı üç ailede tüm ekzom dizileme analizi yapılmış, biyoinformatik analizlerle aday genler önceliklendirilmiş, mutasyonlar Sanger dizilemeyle doğrulanmıştır. Aile-1'de iki kardeşte OCLN geninde saptanan frameshift mutasyonun (p.Trp58Phefs*10) Türkiye popülasyonunda "founder" etkisi olabileceği düşünülmektedir. Aile-2'de saptanan OCLN genindeki novel homozigot missense mutasyon (p.Ile67Phe) BLC-PMG fenotipi için ek genetik bulgular sunmaktadır. Aile-3'te iki kardeşte ELP6 geninde homozigot missense mutasyon (p.Leu118Trp) saptanmıştır. Çalışmanın fonksiyonel analiz aşaması Elongatör kompleksinin subuniti olan ELP6 genine yöneliktir. Aile-3'teki iki kardeş, anneleri ve kontrol bireyden punch deri biyopsi örnekleri alınmış, primer hücre kültürleri oluşturulmuştur. RNA dizileme, tRNA modifikasyon analizi, migrasyon analizi yapılmış ve dört bireyin verileri kıyaslanmıştır. RNA dizileme analiziyle ekspresyonu anlamlı düzeyde değişen genler belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar Elongatör kompleksinin işlevleriyle uyumlu bulunmuştur. tRNA modifikasyon analizi sonucunda hastalarda Elongatör ilişkili modifikasyonlarda azalma tespit edilmiştir. Hastalara ait hücrelerin migrasyon hızlarının kontrolden yüksek olduğu gözlenmiştir.
Sonuç olarak elde edilen verilerle OCLN gen varyantları genişletilmiştir. Literatürde ilk defa insanda ELP6 gen mutasyonu bildirilmiştir. Fonksiyonel analiz sonuçlarının, ELP6'nın işlevini anlamaya katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Neurodevelopmental disorders include a wide spectrum of cognitive, neurological, psychiatric disorders related to growth and developmental damage of central nervous system. Although new genes/loci associated with these diseases have been identified in recent years, there is still no specific diagnosis or treatment for most patients due to genetic and phenotypic heterogeneity. Aim of study is to determine candidate gene/gene regions that may be associated with disease phenotype of patients with neurodevelopmental disorders and to reveal effect of mutation detected in ELP6 through functional studies. 
In genetic analysis part, WES was performed in three families, candidate genes were prioritized with bioinformatics analysis, mutations were confirmed by Sanger sequencing. A frameshift mutation (p.Trp58Phefs*10) in OCLN, detected in Family-1, suggested a potential founder effect in Turkish population. A novel homozygous missense mutation (p.Ile67Phe) in OCLN, detected in Family-2, provides additional genetic findings for BLC-PMG phenotype. A homozygous missense mutation (p.Leu118Trp) was detected in ELP6 in Family-3. In functional analysis part, punch skin biopsy samples were taken from two siblings, their mothers in Family-3 and a control individual, then primary cell cultures were prepared. Differentially expressed genes were determined by RNA-seq and the results were compatible with the function of Elongator complex. Results of tRNA modification analysis showed that Elongator-dependent tRNA modifications decrease in patients. Migration rates of patients's cells were higher than control's.
Consequently, variation spectrum of OCLN gene has been expanded. ELP6 mutation has been reported for the first time in humans. Functional analysis results will contribute to understanding function of ELP6.