Mitokondriyal-türevli peptid (MOTS-C)'in insan meme kanseri hücre serisinde antikanserojenik etkisinin belirlenmesi: İn vitro bir çalışma
Determination of anticarcinogenic effects of mitochondrial-derived peptide (MOTS-C) in human breast cancer cell lines: An in vitro study
Yazar: YAVUZ ERDEN
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN SANDAL
İnönü Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Apoptozis = Apoptosis ; Hücre dizisi = Cell line ; Meme hastalıkları = Breast diseases ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Mitokondriler = Mitochondria ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Otofaji = Autophagy ; Peptidler = Peptides ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; İn vitro = In vitro

Özet:
Amaç: Mitokondriyal-türevli peptid (MOTS-c), mitokondriyal DNA tarafından kodlanan ve AMP-aktive protein kinazı (AMPK) aktive ederek hücresel enerji metabolizmasında görev alan bir peptitdir. AMPK'nın diyabet, yaşlanma ve kanser gibi birçok patolojik durumda inhibe edildiği bildirilmektedir. AMPK'yı hedef alan yeni tedavi yaklaşımları söz konusu hastalıkların tedavisine katkı sağlayabilir. Bu çalışmayla MOTS-c'nin insan meme kanseri hücre serisi üzerine sitotoksik etkilerini biyokimyasal ve moleküler düzeyde açıklamayı amaçladık.
Materyal ve Metot: Çalışmada MOTS-c ve referans ilaç 5-Florourasilin (5-FU) insan meme kanseri hücre serisi ve normal insan meme epitel hücre serisi (sırasıyla MCF-7 ve MCF10A) üzerine uygulamaları farklı zaman dilimlerinde gerçekleştirildi. Hücre canlılığındaki değişimler 3-(4,5-Dimetiltiazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) analizleri ile belirlendi. Peptidin DNA hasarı ve apoptotik hücre ölümü üzerine etkileri tek hücre jel elektroforez (Comet) yöntemi ve TUNEL analizleriyle araştırıldı. MOTS-c'nin apoptoz ve otofaji yolaklarında görev alan genler üzerine etkileri moleküler analizlerile saptandı. 
Bulgular: MOTS-c uygulamasından 72 saat sonra MCF-7 hücrelerinde canlılık önemli düzeyde azaldı (p<0.05). MOTS-c ve 5-FU uygulaması MCF-7 hücrelerinde DNA hasarına neden olurken, MCF-10A hücrelerinde ise her iki bileşiğin DNA hasarına neden olmadığı belirlendi. MOTS-c MCF-7 hücrelerinde AMPK, TSC2, ULK1 ve Beclin1 gen ifadelerini arttırdı ancak p53, pro-apoptotik Bax ve kaspaz-3 gen ifadelerini değiştirmedi. Bunun aksine 5-FU hücrelerde p53 ifadesini yukarı düzenledi ve Bax ve kaspaz-3 gen ifadelerini arttırdı, Bcl-2 gen ifadesini baskıladı.
Sonuç: Bu sonuçlar 5-FU'nun apoptozdan kaynaklanan hücre ölümüne neden olduğunu, MOTS-c'nin ise AMPK, TSC2 ve ULK1 aktivasyonuyla sonuçlanan otofaji aracılı hücre ölümüne neden olduğunu gösterdi. Yapılacak çalışmalar sonrası klinik uygulamalarda MOTS-c'nin meme kanseri tedavisi için potansiyel bir terapötik aday olarak kullanılabileceğini düşünüyoruz.

Abstract:
Aim: Mitochondrial-derived peptide (MOTS-c) is a peptide encoded by mitochondrial DNA and plays a role in cellular energy metabolism by activating AMP-activated protein kinase (AMPK). It is reported that AMPK is inhibited in many pathological conditions such as diabetes, aging, and cancer. New treatment approaches targeting AMPK may contribute to the treatment of these diseases. In this study, we aimed to explain the cytotoxic effects of MOTS-c on human breast cancer cell lines at the biochemical and molecular levels.
Material and Method: In this study, applications of MOTS-c and reference drug 5-Fluorouracil (5-FU) on human breast cancer cell line and non-tumorigenic human breast epithelial cell line (MCF-7 and MCF10A, respectively) were performed in different time periods. Changes in cell viability were determined by 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assays. The effects of the peptide on DNA damage and apoptotic cell death were investigated by single cell gel electrophoresis (Comet) method and TUNEL analysis. The effects of MOTS-c on genes acted role in apoptosis and autophagy pathways were determined by molecular analyses.
Results: 72 hours after MOTS-c application, the viability of MCF-7 cells decreased significantly (p<0.05). It was determined that MOTS-c and 5-FU applications caused DNA damage in MCF-7 cells while both compounds did not cause DNA damage in MCF-10A cells. MOTS-c increased AMPK, TSC2, ULK1, and Beclin1 gene expressions in MCF-7 cells but did not change p53, pro-apoptotic Bax, and caspase-3 gene expressions. In contrast, 5-FU upregulated p53 expression in cells and increased Bax and caspase-3 gene expressions, suppressed Bcl-2 gene expression.
Conclusion: These results showed that 5-FU caused apoptosis-induced cell death, while MOTS-c caused autophagy-mediated cell death resulting in activation of AMPK, TSC2, and ULK1. We think that MOTS-c can be used as a potential therapeutic candidate for breast cancer treatment in clinical applications after further studies.