Fox ve Runx transkripsiyon faktörlerinin sialiltransferaz gen ailesine etkisinin biyoinformatik araçlarla irdelenmesi
Investigation of the effects of Fox and Runx transcription factors on the sialyl transferase gene family with bioinformatics tools
Yazar: TUNCAY BAYRAM
Danışman: DOÇ. DR. EVREN KOBAN BAŞTANLAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Çağımızın önde gelen sağlık sorunlarından biri olan kanser, oldukça yaygın ve ölüm oranları yüksek bir hastalıktır. Bu hastalığın tedavisinde erken tanı çok büyük bir avantaj sağlamaktadır. Meme kanseri, teşhis edilen tüm kanserlerin içinde oldukça yüksek bir orana sahiptir. Sadece kadın hastaları ele aldığımızda, bu oran dramatik şekilde daha da yükselmektedir. Ölüm oranı da yüksek olan meme kanseri için erken teşhiste bulunmayı mümkün kılacak yöntemlerin keşfi önem taşımaktadır. 

Çoğu kanser türünde olduğu gibi sialik asitlerin normal olmayan seviyelerde ifadesi meme kanserinde de görülmektedir. Bu ifade değişimlerinin sebepleri arasında, hiper sialilasyona sebep olan sialik asit transferaz enzimleri bulunmaktadırlar. Ayrıca, farklı kanser tiplerinde hücrelerde gözlenen farklılaşmaların arkasındaki sebeplerden biri de transkripsiyon faktörlerinin ifade düzeylerindeki değişimlerdir.  Bu sebeplerden; sunulan tez çalışmasında, meme kanseri ve birçok kanserde rol aldığı bilenen Runx ve Fox (forkhead) transkripsiyon faktörleri ile sialik asitlerin olası ilişkilerini biyoenformatik araçlarla gösterilmesi amaçlanmıştır.  

Çalışmayı gerçekleştirmek için Kanser Genom Atlası (TCGA, https://www.cancer.gov/tcga)'ndan elde edilen ekspresyon verileri (113 normal doku, 1102 primer tümör örneği) ve klinik bilgiler kullanılmıştır. İfade miktarlarında değişiklik gösteren genleri bulmak için öncelikle Diferansiyel Ekspresyon Analizi ve sonrasında bu genlerin ortak olarak paylaştıkları yolakları tespit etmek adına GSE analizi yapılmıştır. Sialik asit transferazların önemini göstermek için sağ kalım analizi ve olası ilişkileri tespit edebilmek için de ağırlıklı korelasyon ağ analizi (WGCNA) araçları kullanılmıştır.

Yapılan sağ kalım analizleri sonucunda meme kanserinde Sialiltransferaz gen ailesine ait ST8SIA2,  ST3GAL1 genlerinin ifade düzeylerinde değişimler tespit edilmiş ve bu değişimlerin sağ kalıma etkilerinin istatistiksel olarak anlamlı olduğu (p<0.05) gözlenmiştir. Yapılan birliktelik analizi sonucunda Runx ve Fox transkripsiyon ailesi ile Sialiltransferaz gen ailesine ait bireylerdeki değişimler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir birliktelik tespit edilmemiştir (p>0.05). Bu sonuçlar in slico ortamda gerçekleştirilen analizlerle elde edilmiştir. Elde edilen bulguların ıslak laboratuvar deneyleri ile teyit edilmesi, daha sonra izlenecek yol haritasının belirlenmesi için önem taşımaktadır.

Anahtar sözcükler: Sialik asit, sialiltransferaz, BRCA, Fox, Runx, meme kanseri, transkripsiyon faktörleri.

Abstract:
Cancer is one of the leading problems of our age with an increasing frequency and high mortality rates. Early diagnosis provides a great advantage in the treatment of this disease. Breast cancer is one of the most frequent among all diagnosed cancers and has a high mortality rate. When only female patients are considered, this rate even rises dramatically. It is important to discover methods that will enable early diagnosis for breast cancer in order to reduce high mortality rates.

Abnormal expression of sialic acids has been being reported in most of the cancer types, including breast cancer. The change in sialic acid expression levels are caused by sialic acid transferase enzymes, which may cause hypersialylation. In addition, changes in the expression level of some transcription factors may lead to cell differentiation and cause cancer development. Runx and Fox (forkhead) transcription factors are known to play a role in breast cancer and many other cancers. For these reasons; in this thesis study, bioinformatics tools were utilized to analyze possible relationships between the sialic acids and Runx and Fox (forkhead) transcription factors.

In order to fulfill this aim, the expression data belonging to 113 normal tissue and 1102 primary tumor samples) and clinical information taken from the Cancer Genome Atlas (TCGA, https://www.cancer.gov/tcga) were employed. Firstly, the Differential Expression Analysis was performed in order to find the genes that show changes in their expression levels. Then, the GSE analysis was performed to determine the pathways that these genes share in common. The Survival Analysis was performed to demonstrate if any significantly related sialic acid transferases were present. Finally, the Weighted Correlation Network Analysis (WGCNA) tools were used to identify possible associations.

The Survival Analysis revealed changes in the expression of ST8SIA2 and ST3GAL1 genes of Sialyltransferase gene family among the breast cancer samples and the effects of these changes on survival were observed to be statistically significant (p<0.05). However, the Association Analysis revealed no statistically significant association between the changes observed both in the Runx and Fox transcription family and in the ST8SIA2 and ST3GAL1 genes of Sialyltransferase gene family (p>0.05). These results were obtained by in silico analyses. The results should be confirmed by designing wet laboratory experiments, which is important for determining the roadmap of the steps to be taken further.