Obezite ve insülin direncinde, insülin sinyal yolağında fosforilasyon/o-GlcNAc modifikasyonlarına endoplazmik retikulum stresi etkisinin incelenmesi
Effect of endoplasmic reticulum stress on phosphorylation/o-GlcNAc modifications in insulin signalling pathway in obesity and insulin resistance
Yazar: BENAN PELİN SERMİKLİ
Danışman: PROF. DR. EMİNE SÜMER ARAS ; DOÇ. DR. ERKAN YILMAZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases
Dizin: Obezite = Obesity

Özet:
Obezite, dünya çapında büyüyen bir halk sağlığı problemidir. Aşırı yağ birikimiyle birlikte, adipoz dokudan serbest yağ asitleri, gliserol, hormonlar, sitokinler gibi faktörlerin salınımının artması insülin direncinin gelişimine yol açmaktadır. Birçok kanıt insülin direnci ve tip-2 diyabetin ortaya çıkışında endoplazmik retikulum (ER) stresinin katkısının olduğunu göstermektedir. ER dengesinin bozulması, ER lümeninde yanlış katlanmış veya katlanamamış proteinlerin birikimine yol açabilmektedir, bu durum ER stresi olarak bilinmektedir. ER içinde ve sitoplazmada protein glikozilasyon enzimleri protein katlanmasını ve birçok hücre içi mekanizmayı kontrol eder. Glikozilasyon, protein yapısının belirlenmesinde, fonksiyonunda ve kararlılığında gerekli bir modifikasyondur ve proteinlerin serin ya da treonin kalıntılarından O-GlcNAc ilavesi ile modifiye edilmesine O-GlcNAcillenme denir. Bu modifikasyon döngüsü fonksiyonel olarak fosforilasyona benzemekte ve hücre sinyalizasyonu, transkripsiyon, ve hastalık nedenleri gibi birçok biyolojik olayda kritik rol oynayarak, besin, stres ve diğer hücre dışı uyaranlara yanıt olarak düzenlenmektedir. O-GlcNAc modifikasyonunun insülin sinyal yolağı ve endoplazmik retikulum stresindeki rolü karaciğer ile iskelet kasında çalışılmış olmasına  rağmen; adipoz doku ve O-GlcNAc modifikasyonu arasındaki ilişki büyük oranda bilinmemektedir. O-GlcNAc modifikasyonunun rolü, genetik olarak obez fareler (ob/ob) ve glikozamin uygulanmış yabanıl tip fareler kullanılarak belirlenmiştir. Yağ dokuda; insülin sinyal yolağı, heksozamin biyosentez yolağı ve endoplazmik retikulum stres belirteçleri incelenmiştir. Artmış insülin direnci koşullarında, O-GlcNAc seviyelerinin obez farelerin yağ dokusunda azaldığı gösterilmiştir. Daha sonra GlcN uygulanmış grubun, insülin direnci ve endoplazmik retikulum stresi için benzer fenotipe sahip olduğu doğrulanmıştır. Bu sonuçlar; obez farelerde, heksozamin biyosentez yolağının son ürünü üridin difosfat N-asetilglikozamin (UDP-GlcNAc) inhibisyonu tarafından proteinlerin O-GlcNAcillenmesinin regüle edildiğini göstermektedir. Bulgularımız, obezitede tip 2 diyabet ve metabolik sendrom gelişiminde O-GlcNAc modifikasyonun önemli bir role sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Obesity, is a growing global public health problem. Excess fat storage in adipocytes leading to release of increased amounts of non-esterified fatty acids, glycerol, hormones, cytokines. The factors that are involved in the development of insulin resistance. Accumulating evidence suggests that endoplasmic reticulum (ER) stress is present in type 2 diabetes.Disruption of ER homeostasis may lead to accumulation of misfolded or unfolded proteins in the ER lumen, a condition referred to as ER stress. Protein glycosylation enzymes controls polypeptide folding and many intracellular mechanisms in the ER and cytoplasm. Glycosylation is a necessary modification for determination of protein structure, function and stability. Cytoplasmic and nuclear proteins are modified by a single O-GlcNAc moiety at serine or threonine residues, termed O-GlcNAcylation. This modification has been demonstrated to play critical roles in numerous biological processes, including cell signaling, transcription, and disease etiology and regulated in response to nutrients, stress, and other extracellular stimuli. Altough the role of O- GlcNAcylation in insulin signaling and endoplasmic reticulum stress in liver, skeletal muscle are studied; the relationship between O-GlcNAcylation and adipose tissue is largely unkown. We have determined  role of O-GlcNAcylation in genetically obese mice (ob/ob) and glucosamine challenged wild type mice (GlcN). Insulin signalling pathway, hexosamine biosynthetic pathway and endoplasmic reticulum stress markers were investigated in adipose tissues. In increased insulin resistance conditions it has been shown that O-GlcNAcylation levels are decreased in adipose tissue of obese mice. Then we confirmed GlcN injected group has a similar phenotype for insulin resistance and ER stress. This results suggest that O-GlcNAcylation of proteins in obese mice regulated by an end product of the hexosamine biosynthetic pathway uridine diphosphate N- acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) inhibition. Our findings imply that O-GlcNAcylation has an important role of development of type 2 diabetes and metabolic syndrome in obesity.