Hepatoselüler karsinoma ve nöroblastoma hücre hatlarında insan telomerazı htert alt birimi olası glikozilasyon profilinin biyoinformatik ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi
Determination of potential glycosylation profile for human telomerase's htert subunit in hepatocellular carcinoma and neuroblastoma cell line with bioinformatic and experimental methods
Yazar: SİNEMYİZ ATALAY
Danışman: PROF. DR. REMZİYE DEVECİ
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoloji = Biology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Ökaryotik bir ribonükleoprotein olan telomeraz, "hTERT" katalitik alt birimi, "hTR" kalıp RNA'sı ve "p23/hsp90", "SnoRNA", "TEP1", "hnRNAPS C1/2", "La", "L22" ve "hStau" şeklinde bağlı proteinlerden oluşan bir holoenzim komplekstir. Her hücre bölünmesinde, kromozomların uçları (telomerler) kısalmaktadır. Bu kısalma ile birlikte hücresel senesens ve hücre bölünmesinin durdurulması tetiklemektedir. Telomeraz, telomerlere yeni nükleotidlerin eklenmesini katalizleyen (insanda: TTAGGG) bir ters transkriptazdır ve tüm malignant tümörlerin yaklaşık %90'ında belirlenmiştir. İnsan tümör hücrelerinin, evrensel olarak hücresel senesens ve DNA hasar-sinyal yol izlerini baypas ettiği düşünüldüğünde; telomeraz, ilgili moleküler mekanizmalar açısından son derece kritik bir noktada durmaktadır.

Bir post-translasyonel modifikasyon olan protein glikozilasyonu, hücre içi ve hücreler arası tanıma, tutunma, sinyal iletimi ve farklılaşma gibi bir çok moleküler ilişkide önemli rollere sahiptir. Özellikle biyolojik tanıma olaylarının büyük bir kısmında bağlanmanın kalite kontrolü ve protein katlanmasında son derece önemlidir. Glikobiyolojinin perspektifinden baktığımızda, çok alt birimli bir ribonükleoprotein olan telomerazın; alt birimlerinin telomeraz kompleksini oluşturmasına ve enzimin katalitik işlevine dair ilgili moleküler mekanizmaların gerekli tanıma ve tutunma reaksiyonlarında glikanların rol oynaması olası görülmektedir. 
Bu tez çalışmasında, öncelikle hTERT ve farklı türlere ait telomeraz katalitik alt birimi (TERT) amino asit dizilerinde olası glikozilasyon pozisyonlarının biyoinformatik yöntemlerle belirlenmesi; nöroblastoma (SH- SY5Y) ve hepatoselüler karsinoma (Hep G2) hücre hattı örneklerinde, western ve lektin blotlama yöntemleriyle, olası glikanların deneysel olarak incelenmesi ve karşılaştırılması amaçlanmıştır.

Yapılan biyoinformatik çalışma sonucunda: TERT proteini amino asit dizisi bakımından farklı türlerde karşılaştırıldığında, bu dizilerin türler arasında yüksek oranda korunduğu ve protein sekonder modellerinde katlanma motifleri açısından farklılıklar olduğu görülmüştür. Homo sapiens hTERT amino asit dizisinde olasılıkla bir N-bağlı ve birden çok O-bağlı glikozilasyon pozisyonu tespit edilmiştir. Ek olarak, Canis familiaris, Bos taurus, Rattus norvegicus ve Mus musculus TERT amino asit dizilerinde de olası O-bağlı glikozilasyon pozisyonları tespit edilmiş olup Rattus norvegicus ve Mus musculus TERT aminoasit dizilerinde olası iki N-bağlı glikozilasyon pozisyonu olduğu görülmüştür. Biyoinformatik verileri destekler şekilde, SH-SY5Y ve Hep G2 hücreleri nukleus lokalizasyonunda, hTERT'e bağlı N-asetilglukozamin (GlcNAc) ve sialik asit (Sia) belirlenmiştir. Her iki hücre hattında da en yoğun şekilde hTERT'e bağlı GlcNAc bulunmuştur. Hep G2 hücrelerinde ek olarak hTERT'e bağlı mannoz tespit edilmiştir. Her iki hücre tipine ait hTERT'de uç şeker olarak belirlenmiş olan α2,6 bağlı Sia'ların, O- ve/veya N-bağlı glikozilasyonla ilişkili olabileceği; hTERT ve etkileştiği bir protein olan TEP-1'in bağlanmasıyla ilgili moleküler reaksiyonlarda, tanıma ve tutunmada rollerinin olabileceği tartışılmıştır.

Anahtar kelimeler: Telomeraz; hTERT; Glikozilasyon; Nöroblastoma; Hepatoselüler karsinoma, Sialik asit, GlcNAc, Mannoz, Western/Lektin blotlama

Abstract:
Telomerase, an eukaryotic ribonucleoprotein, is a holoenzyme complex consisting of proteins linked together such as "HTERT" catalytic subunit, "hTR" template RNA and "p23 / hsp90", "SnoRNA", "TEP1", "hNRNAPS C1 / 2 "," La "," L22 "and" hStau. At each cell division, the ends of the chromosomes (telomeres) are shortened. With this shortening, the stopping of cell senescence and cell division is triggered. Telomerase is a reverse transcriptase that catalyzes the insertion of new nucleotides into telomeres (human: TTAGGG nucleotides) and has been identified in about 90% of all malignant tumors. When human tumor cells are thought to bypass the global pathways of cellular senescence and DNA damage signaling. So, telomerase is at a critical point in terms of the relevant molecular mechanisms.

Protein glycosylation, a post-translational modification, has a number of important molecular roles, such as intracellular and intercellular recognition, adhesion, signal transduction and differentiation. Protein glycosylation is particularly important in the large proportion of biological recognition events, such as quality control of the binding and protein folding. From the perspective of glycobiology, telomerase, a multi-subunited ribonucleoprotein; it is possible that glycans play a role in the telomerase's subunits' form the telomerase complex  and the necessary  recognition and attachment reactions of the relevant molecular mechanisms of the catalytic function of the enzyme.
 
In this thesis study, it is primarily aimed to determine possible glycosylation positions in the amino acid sequences of hTERT and telomerase catalytic subunit (TERT) that belongs to different species, by bioinformatic methods; and to experimentally compare and analyze possible glycans from Neuroblastoma (SH- SY5Y) and Hepatocellular carcinoma (Hep G2) cell line samples by western and lectin blotting methods.

As a result of the bioinformatics study, it was found that when comparing the TERT protein in different species with respect to the amino acid sequence, these sequences are highly conserved between species and differ in terms of folding motifs in the protein secondary models. In the amino acid sequence of the Homo sapiens hTERT, an N-linked and multiple O-linked glycosylation positions were identified. In addition, possible O-linked glycosylation positions have been identified in the TERT amino acid sequences of Canis familiaris, Bos taurus, Rattus norvegicus and Mus musculus and two possible N-linked glycosylation positions were found in the TERT amino acid sequences of Rattus norvegicus and Mus musculus. In support of bioinformatics data, N-acetylglucosamine (GlcNAc) and sialic acid (Sia) bound to hTERT were identified in the nucleus localization of SH-SY5Y and Hep G2 cells. GlcNAc which is bound to hTERT has been found most intensively in both cell lines. Additionally hTERT-associated mannose was detected in Hep G2 cells. The α2,6-linked Sia, identified as end-sugar in hTERT of both cell types, might be associated with O- and/or N-linked glycosylation; and it is discussed that these α2,6-linked Sias might have attachment and recognition effects on molecular reactions of hTERT, and an interacting protein TEP-1's binding

Key words: Telomerase; hTERT; Glycosylation; Neuroblastoma; Hepatocellular carcinoma, Sialic acid, GlcNAc, Mannose, Western/Lectin blotting