Tmem97'nin (transmembran protein 97) kanser hücrelerinde kolesterol metabolizmasının düzenlenmesindeki rolünün araştırılması /
Yazar: YAHYA YOZBATIRAN
Danışman: DOÇ. DR. BURCU YÜCEL
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Moleküler Tıp = Molecular Medicine

Özet:
Kanser hücrelerinde metabolik yolaklar enerji (ATP) üretimini artıracak şekilde yeniden düzenlenir. Hücrelerdeki bu metabolik değişikliler tümör çevresi tarafından uyarılmaktadır. Kanser hücreleri yaşamaları ve çoğalabilmeleri için bu metabolik değişiklilere bağımlıdırlar. Metabolizmada pek çok yolağın temel bileşenleri çok iyi tanımlanmasına rağmen, tümör besin çevresine bağlı olarak hücre içerisinde metabolitlerin akışının nasıl düzenlendiği henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Ayrıca kanser hücrelerinin düşük besin miktarlarında gösterdikleri metabolik değişiklikler çok iyi bilinememektedir.
Kolesterol bir non-esansiyel metabolittir. Kolesterol biyosentezi, enerji gerektiren bir anabolik olay olduğundan hücre içi kolesterol seviyesindeki değişikliğe bağlı olarak aktive edilir. Yeni gelişen genomik/proteomik araçlarla yapılan sistematik çalışmalar regülasyonunda rolü olabilecek yeni proteinlerin tanımlanmasına yardımcı olmuştur. TMEM97 (Transmembran protein 97) geni bu genlerden biri olup, kolesterol metabolizmasında rol alan genler ile birlikte eksprese olduğu gösterilmiştir. 
Çalışmamızda, literatür ve veri tabanları analizi doğrultusunda TMEM97'nin kanser kolesterol metabolizmasının düzenlenmesindeki rolünü araştırmak amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda TMEM97'nin kanser hücrelerinin kolesterol yokluğuna verdikleri yanıttaki rolünü, kolesterol metabolizmasının düzenlenmesindeki fonksiyonunu hem in vivo hem de in vitro inceledik. 
Bulgularımız TMEM97 KO (susturulmuş) yapılmış HGC27 hücrelerinde kolesterol regülasyonunda rol alan düşük yoğunluklu lipoprotein (LDLR), skualen epoksidaz (SQLE) ve 3-hidroksi-3-metilglutaril koenzim A (HMG-KoA) redüktaz (HMGCR) ekspresyon seviyelerinin lipoprotein içermeyen besiyerinde değiştiğini gösterdi. TMEM97 eksprese etmeyen hücrelerin kolesterol içermeyen besiyerinde eksprese eden hücrelere kıyasla daha az çoğaldığını gösterdi. Ayrıca TMEM97 baskılanmış hücrelerde, lipoprotein içermeyen ortamda kolesterol alımının daha çok olduğu gösterildi. TMEM97 KO hücrelerde lipoprotein içermeyen besiyerinde toplam hücresel kolesterol miktarının düştüğünü belirledik. Xenograft deneyinde TMEM97 baskılanmış hücrelerden gelişen tümörlerin daha küçük hacime ve ağırlığa sahip olduğu gözlendi. Tümörlerde yapılan immünohistokimyasal analizler TMEM97 baskılanmış hücrelerde apoptozun daha yüksek olduğunu, proliferasyon belirteci Ki67 skorunun ve nekrozun ise daha düşük olduğunu gösterdi. Ayrıca immün boyamalar sterol düzenleyici element bağlayıcı protein 1 (SREBP1), sterol düzenleyici element bağlayıcı protein 2 (SREBP2) proteinleri TMEM97 susturulmuş tümör gruplarında daha düşük oranda, LDLR ve SQLE proteinlerinin ise daha yüksek oranda bulunduğunu gösterdi. Sonuç olarak TMEM97'nin kolesterol metabolizmasının düzenlenmesinde rolü olduğunu ve mide kanseri hücrelerinde onkojenik aktiviteye sahip olduğunu gösterdik.
Anahtar Sözcükler: Kanser metabolizması, TUNEL, Dil-LDL, Kolesterol, TMEM97

Abstract:
Metabolic pathways are rewired in cancer cells toward fueling biosynthetic processes while maintaining sufficient ATP production to support cell proliferation and survival. Many cancer cells are dependent on these changes in metabolism. While the core components of most pathways of intermediary metabolism have long been described, it remains poorly understood how the flow of metabolites is rewired in cancer cells in the tumor microenvironment. Particularly, the metabolic dependencies of cancer cells to low nutrient levels is not well understood as it requires systematic approaches.
Cholesterol is a non-essential metabolite. The biosynthesis of cholesterol is an energy-consuming anabolic process that is activated in response to changes in cellular cholesterol levels. Systematic studies employing novel genomic/proteomic tools have aided in the identification of new proteins that may play a role in its regulation. Among these genes is TMEM97 (Transmembrane protein 97), which has been shown to be co-expressed with genes involved in cholesterol metabolism.
The objective of our study was to investigate the role of TMEM97 in regulating cancer cholesterol metabolism through literature review and database analysis. To accomplish this goal, we examined the role of TMEM97 in the response of cancer cells to cholesterol depletion and its function in the regulation of cholesterol metabolism, both in vivo and in vitro.
Our findings demonstrated that the expression levels of low-density lipoprotein receptor (LDLR), squalene epoxidase (SQLE), and 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase (HMGCR), which are involved in cholesterol regulation, were altered in TMEM97 knockout HGC27 cells cultured in lipoprotein-deficient medium. TMEM97-deficient cells exhibited reduced proliferation compared to cells expressing TMEM97 in lipoprotein-deficient medium. TMEM97 knockout cells exhibited reduced proliferation compared to cells expressing TMEM97 in a lipoprotein-deficient medium. Furthermore, TMEM97 knockout cells showed increased cholesterol uptake in the absence of lipoproteins. We determined that the total cellular cholesterol content decreased in TMEM97 knockout cells cultured in the lipoprotein-deficient medium. In xenograft experiments, tumors derived from TMEM97 knockout cells displayed smaller volume and weight. Immunohistochemical analysis of the tumors revealed increased apoptosis and decreased Ki67 score and necrosis in TMEM97 knockout cells. Additionally, immunostaining showed lower levels of sterol regulatory element-binding protein 1 (SREBP1) and sterol regulatory element-binding protein 2 (SREBP2) proteins and higher levels of LDLR and SQLE proteins in TMEM97 knockout tumor groups. We have demonstrated that TMEM97 plays a role in the regulation of cholesterol metabolism and exhibits oncogenic activity in gastric cancer cells.
Keywords: Cancer Metabolism, TUNEL, Dil-LDL, Cholesterol, TMEM97