Drosophila melanogaster'de Monosodyum Glutamat etkisi altında larval beslenme davranışı ve bu davranışı etkileyen genlerin genom boylu ilişkilendirme analizi ile belirlenmesi
Larval feeding behavior under the effect of Monosodium Glutamate in Drosophila melanogaster and detection of the genes affecting behavior via genome wide association analysis
Yazar: CEMRE ÖZBALCI
Danışman: PROF. DR. ERGİ DENİZ ÖZSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics
Dizin: Kantitatif genetik = Quantitative genetic

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında beslenme davranışını ve bir gıda katkı maddesi olan Monosodyum Glutamat (MSG) tüketimini etkileyen genetik varyantların saptanması hedeflenmektedir. Hem homeostatik hem de hedonik yolaklar ile düzenlenen beslenme davranışı, çoklu genli bir kontrol mekanizmasına sahip oluşuyla kompleks bir karakterdir. Beslenme davranışında etkili olan genlerin saptanması, ilgili hastalıkların önlenmesinde ve tedavilerinin geliştirilmesinde faydalı olacaktır. Hem beslenme hem de MSG tüketimi için etkisi bulunan gen setleri günümüzde sıkça araştırılıyor olmakla beraber ilgili fenotiplerin genetik arka planı tam olarak aydınlatılamamıştır. Çalışma, genetik araştırmalarda pek çok avantaj sağlayan model organizma Drosophila melanogaster'in genom boylu ilişkilendirme çalışmalarında (GWAS) kullanılmak üzere geliştirilmiş olan Drosophila Genetik Referans Paneli (DGRP) soy setinden seçilen soylar ile gerçekleştirilmiştir. Deneyde, yaşamlarını optimal koşullarda (25 oC, ~%65 Bağıl Nem) sürdüren soylar kontrollü bir şekilde yumurtlatılmış ve yumurtlatmanın başından itibaren 72. saatte toplanan üçüncü evre larvalar kullanılmıştır. Toplanan larvalar taze hazırlanmış kontrol besiyerine (%10 (w/v) sükroz, %2,5 (w/v) agar agar) ve MSG içeren besiyerine (kontrol besiyeri + %3 MSG (w/v)) konularak hareketleri diseksiyon mikroskobuna entegre edilmiş bir kamera ile kaydedilmiştir. Kayıtlar yavaşlatılarak izlenmiş ve larvaların bir dakika içerisinde sergiledikleri ısırık (snatch) sayıları belirlenerek kaydedilmiştir. Elde edilen veriler her soy için; kontrol grubu için, MSG grubu için ve MSG'de kaydedilen skor ortalamasının kontrol besiyerindeki skor ortalamasına farkı kontrol besiyerine göre yüzde cinsinden hesaplanarak oluşturulan fark skoru için hesaplanmış ve bu üç veri seti GWA analizinde girdi olarak kullanılmıştır. GWAS'lar sonucunda, toplamda 62 tekli nükleotid polimorfizminin (SNP), ilgili fenotipler ile anlamlı düzeyde ilişkili olduğu saptanmış, SNP'lerin isabet ettiği 32 Drosophila geni belirlenmiştir. Saptanan genlerin biyolojik fonksiyonları incelendiğinde sinir sistemi, metabolik süreçler ve gelişim ağırlıklı olmak üzere farklı biyolojik süreçlerde görev aldıkları görülmüştür. Belirlenen genlerin insan ortologları ve ilişkili oldukları insan hastalıkları incelenmiş, daha önceden saptanan obezite, diyabet gibi beslenmeyle bağlantılı bozukluklara ek olarak sinir sistemi, gelişim ve metabolik rahatsızlıkların saptanan genler ile ilişkili olabileceği de ortaya konmuştur. Bu tez çalışması ile, beslenme davranışı ve MSG tüketimi ile daha önce ilişkilendirilmemiş, çalışma sonucunda ilişkili olmaya aday olmuş olan 32 gen belirlenmiştir: Araştırmayı takip eden süreçte yapılacak olan validasyon çalışmaları ile, ilgili fenotipler ile ilişkisi doğrulanan genler literatüre kazandırılacaktır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to detect the genetic variants affecting feeding behavior and consumption of Monosodium Glutamate (MSG), a food additive. Feeding behavior which is regulated by both homeostatic and hedonic pathways, is a complex character with a multi-gene control mechanism. Determination of genes that are effective in feeding behavior would be helpful for development of preventions against and treatments of related diseases. Although gene sets involved in both feeding behavior and MSG consumption have been widely investigated, the genetic background of the related phenotypes hasn't been fully elucidated. The study was carried out by using lines chosen from the Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP), which was developed for use in Genome Wide Association Study (GWAS) of the model organism Drosophila melanogaster, which is advantageous for genetics research. For the experiments, lines that maintain their lives in optimal conditions (25oC, 65% Relative Humidity) were laid in a controlled manner, and third instar larvae were collected at the 72nd hour from the beginning of egg laying were used. The collected larvae were placed on control medium (10% w/v sucrose, 2.5% w/v agar-agar) and MSG containing medium (control medium + 3% MSG w/v). Afterwards, their movements were recorded with a camera integrated to a dissection microscope. The recordings were watched by being slowed down, and the count of snatches in a minute exhibited by each larvae were determined and recorded. The data obtained were calculated for each line; for the control group, for the MSG group and for the mean difference percentage score calculated by division of difference of MSG score and control score to control score. These three data sets were used as input for GWA analysis. As a result of the GWAS, total of 62 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were found to be significantly associated with the phenotypes of interest, 32 Drosophila genes were identified in which the SNPs hit. Screening on the biological functions of the identified genes showed that these genes are getting involved in many different biological processes, dominantly in the nervous system, development, and metabolic processes. Human orthologs of the identified genes and human diseases they are associated with were examined, genes were previously found to be associated with not only nutrition related disorders such as obesity and diabetes; but also nervous system, developmental and metabolic disorders. With this thesis study, 32 genes that have not been previously associated with feeding behavior and MSG consumption were identified as candidate genes for association: With the validation studies to be conducted in the following period, the genes whose association with the phenotypes of interest will be confirmed and be published to the literature.