Laktasistin'in membran lipidomuna ve nöroekzositoza etkilerinin görüntülemeli TOF-SIMS ve elektrokimyasal yöntemler ile analizi
Analysing the effects of lactacystin on membrane lipidomics and neuroexocytosis using TOF-SIMS imaging and electrochemical methods
Yazar: İNCİ BARUT
Danışman: DOÇ. DR. EROL ŞENER ; PROF. DR. JOHN S. FLETCHER
Anadolu Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Eksositoz = Exocytosis ; Elektrokimyasal yöntem = Electrochemical method ; Fosfatidilinozitoller = Phosphatidylinositols ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Laktasistin = Lactacystin

Özet:
UPS ve nörodejenerasyon arasındaki ilişki son yıllarda çokça çalışılsa da bu olaylarla bağlantılı metabolizmal değişimler henüz gizemini korumaktadır. Bu çalışmada bir para-nöron hücre modelinde, proteazomal bir inhibitör olan laktasistin farklı dozlarda kullanılmış, değişen membran lipidleri, görüntülemeli kütle spektrometrisi ile tespit edilmiştir. Özgün elektrokimyasal yöntemler olan tekil hücre amperometrisi (SCA) ve hücre içi vezikül etkili elektrokimyasal sitometri kullanılarak ise nöroekzositotik ölçümler yapılmıştır. Yapılan ölçümlere göre negatif baş grubuna sahip olan fosfatidilserin (PS), fosfatidilinositol (PI) ve fosfatidik asit (PA) türleri, benzer bir eğilim grafiği göstermiştir. 1 µM-4sa laktasistin ile eter-bağlı fosfatidiletanolaminlerin (PE-O) bolluk seviyelerinin ve SCA yöntemi ile belirlenen katekolamin miktarlarının paralel olarak azaldığı görülmüştür. Diğerlerinden farklı olarak, 10 µM-4sa dozu ekzositotik ön-ayak olayı dinamiklerinde değişimlere ve fosfatidiletanolamin (PE) türlerinde belirgin bir artışa neden olmuştur. PE, PE-O, PI, PS, PA miktarları ise 10 µM-8sa dozu ile azalmıştır. Bu çalışma, belirli dozlarda laktasistin'in nöroekzositoz olayının en başında geçişli füzyon poru stabilizasyonunu artırarak nörotransmitter sızıntısını desteklediğini ve bu olayların negatif baş gruplu lipid türlerinin bolluğu ile eş zamanlı ilişkili olabileceğini göstermektedir. Proteazomal inhibisyonun farklı membran lipid sınıflarında değişimlere neden olarak nöroekzositoz dinamiklerini değiştirdiğini ve hücrede iki ucu keskin değişiklikler yapabileceğini söylemek mümkündür.

Abstract:
The relationship between UPS and neurodegenerative diseases is of interest, yet underlying changes in cellular metabolism are unclear. Herein, a proteasomal inhibitor, lactacystin, has been used in a dose dependent manner on a para-neuron model cell line and membrane lipid changes have been measured by using mass spectrometry imaging. In the meantime, single cell amperometry (SCA) and intracellular vesicle impact electrochemical cytometry have been employed as novel electrochemical methods to measure the events of neuroexocytosis. According to the measurements, lipids with negative head groups such as phosphatidylserines (PS), phosphatidylinositols (PI) and phosphatidic acid (PA) showed similar trends. Abundance levels of ether-linked phosphatidylethanolamines (PE-O) and number of released catecholamines monitored by SCA significantly decreased with 1 µM-4h lactacystin treatment. Unlike other doses, 10 µM-4h changed the dynamics of exocytotic pre-spike events and elevated phosphatidylethanolamine (PE) levels. Besides; PE, PE-O, PI and PS levels upon 10 µM-8h treatment showed a decreasing trend. Thus, lactacystin at certain doses promotes transient fusion pore stabilization and neurotransmitter leakage at the very beginning of neuroexocytosis which may be concurrently related with the abundance levels of lipids with negative head groups. Consequently, proteasomal inhibition can have double-edged activity in the cell by changing neuroexocytotic dynamics and altering different membrane lipid classes.