Nematod caenorhabditis elegans (C. elegans) model organizmasında mTOR inhibitörlerinin rolünün araştırılması
Investigation of the role of mTOR inhibitors in the model organisms of nematod caenorhabditis elegans (C. elegans)
Yazar: TUĞBA DEMİREL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEYDA BERK
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Moleküler Tıp = Molecular Medicine

Özet:
TOR veya mTOR, besin ve diğer ipuçlarındaki değişikliklere yanıt olarak protein sentezi,
otofaji ve diğer çoklu hücresel süreçleri modüle ederek büyüme, gelişme ve davranışları
düzenleyen bir serin/treonin kinazdır. Son yıllarda TOR, büyüme, metabolizma, kanser
ve yaşlanmadaki önemi nedeniyle memeli hücre kültürü ve genetik sistemlerinde yoğun
olarak çalışılmıştır. İnsan kullanımı için lisanslanmış oldukça seçici ve iyi tanımlanmış
bir ilaç olan Rapamisin, bu sistemin ana bileşeni olan TOR kinazı hedefler. FDA onaylı
bir ilaç olan Rapamisin'in çeşitli türlerde ömrü uzattığı ve memelilerde yaşa bağlı
hastalıkların gelişimini geciktirdiği gösterilmiştir. Bununla birlikte, rapamisinin yaşa
bağlı patofizyolojiyi ve sağkalımı nasıl etkilediğine dair bir dizi temel endişe henüz
çözülmemiştir.
Nematod Caenorhabditis elegans (C. elegans) temin edilmesi ve yetiştirilmesindeki
kolaylıklar, etik olarak uygunluğu, yapısal avantajları, genlerinin insan genlerine olan
yüksek homolojileri sayesinde araştırmacılar için önemli bir model organizmadır. C.
elegans'ın sağladığı avantajlar ile solucan gelişimi, metabolik düzenleme, yaşlanma ve
nöronal işlevlerdeki araştırmalar için olağanüstü bir model sistem oluşturmaktadır. C.
elegans'ın besin mevcudiyeti ve bu fizyolojik fonksiyonlar arasındaki bağlantılar
sayesinde TOR fonksiyonlarını içeren birçok çözülmemiş hastalıkla ilgili biyolojik
problem sunduğundan TOR komplekslerinin fizyolojik fonksiyonları hakkında bilgi
edinmek için eşsiz fırsatlar sunmaktadır. C. elegans'ta yapılan araştırmalar, TOR
aktivitesini azaltarak metazoan yaşam süresinin nasıl artırılabileceği çalışmalarına
öncülük etmiştir. C. elegans'taki ortologu lin-35/Rb olan tümör baskılayıcı Rb'nin,
vii
doğrudan veya dolaylı olarak hemen hemen tüm insan kanserlerinde yer aldığı tahmin
edilmektedir.
Bu çalışmada yabanıl tip N2 ve kanser ile ilişkili genleri içeren mutant lin-35 C. elegans
suşlarıyla çalışılmıştır. Kanser araştırmalarında hedef haline gelmiş ilgi çeken TOR
inhibitörleri olan rapamisin, temsirolimus, everolimus uygun konsantrasyonlar
belirlenerek uygulanmıştır. İnibitörlerin C. elegans model organizmasında ömür
uzunluğuna olan etkileri ömür uzunluğu testleri ile araştırılmıştır. C. elegans rapamisin,
temsirolimus veya everolimus vermenin lin-35 ve N2 suşlarında yaşam süresinin
uzamasına ve yumurtlama kapasitesinin azalmasına neden olduğu gösterilmiştir. Aynı
zamanda inhibitör uygulanmadan önceki ve sonraki etkilerini ortaya koymak için TOR
ile ilişkili önemli genlerin gen expresyonu seviyeleri RT-PCR analizi yapılmıştır.
Rapamisin ve analoglarının sağlığın uzamasını düzenleyen moleküler mekanizmalarının
aydınlatılması, insan yaşlanması ve yaşa bağlı bozuklukların tedavisinde terapötik
uygulanabilirliğini genişletecektir.

Abstract:
TOR or mTOR is a serine/threonine kinase that regulates growth, development, and
behavior by modulating protein synthesis, autophagy, and other multiple cellular
processes in response to changes in nutrients and other cues. In recent years, TOR has
been extensively studied in mammalian cell culture and genetic systems due to its
importance in growth, metabolism, cancer and aging. Rapamycin, a highly selective and
well-defined medication licensed for human use, targets the major component of this
system, TOR kinase. Rapamycin, an FDA-approved medicine, has been shown to
increase longevity in various species and delay the development of age-related illnesses
in mammals. However, a number of fundamental concerns about how rapamycin impacts
age-related pathophysiology and survival remain unsolved.
The Nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) is an important model organism for
researchers thanks to its ease of obtaining and breeding, its ethical suitability, structural
advantages, and high homology of its genes to human genes. The advantages of C.
elegans provide an outstanding model system for research in animal development,
metabolic regulation, aging, and neuronal function. The links between nutrient
availability and these physiological functions offer unique opportunities to learn about
the physiological functions of TOR complexes, as they present many unresolved diseaserelated biological problems involving TOR functions. Studies in C. elegans led to the
study of how metazoan lifespan could be increased by reducing TOR activity. C. elegans
has continued to make an important contribution to the understanding of the mechanisms
involved. The tumor suppressor Rb, whose ortholog in C. elegans is lin-35/Rb, is
predicted to be involved in almost all human cancers, either directly or indirectly.
In this study, wild type N2 and lin-35 C. elegans strains containing cancer-related genes
will be studied. Rapamycin, temsirolimus, everolimus, which are interesting TOR
ix
inhibitors that have become targets in cancer research, will be applied by determining
appropriate concentrations. The effects of inhibitors on longevity in the C. elegans model
organism will be investigated by longevity tests. We show that giving C. elegans
rapamycin, temsirolimus, or everolimus resulted in increased lifespan and decreased
spawning capacity in lin-35 and N2 worms.At the same time, RT-PCR analysis of gene
expression levels of important genes associated with TOR will be performed to reveal
their effects before and after inhibitor administration. The elucidation of molecular
mechanisms of rapamycin and its analogues regulating health prolonging will expand its
therapeutic applicability in the treatment of human aging and age-related disorders.