Demir stresinin Schizosaccharomyces pombe hekzos taşıyıcıları üzerine etkileri
Effects of iron stress on Schizosaccharomyces pombe hexose transporter
Yazar: EGEMEN ÖZKAN
Danışman: DOÇ. DR. BEDİA PALABIYIK ; PROF. DR. SEZAİ TÜRKEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Schizosaccharomyces pombe = Schizosaccharomyces pombe

Özet:
Ökaryotlar için hayati öneme sahip olan demir iki redoks formunda bulunmaktadır. Demir kritik hücresel süreçlere dahil olan enzimlerin aktif bölgelerine bağlanan bir kofaktörken, belli koşullar altında da toksik bir ajandır. Öte yandan, ökaryotlarda temel karbon ve enerji kaynağı olan glukozun alımı ve kullanımı enerji tüketen hücresel süreçlerin sürdürülmesinde önem arz etmektedir. Hekzos taşıyıcılar bakteriden insana kadar çok çeşitli organizmalarda iyi korunmuştur. S. pombe'de 8 (ght1-ght8) hekzos taşıyıcı gen bulunmaktadır. Her bir taşıyıcının anlatımı, hücre içi ihtiyaca ve/veya çevresel hekzos tipi ve derişimine göre düzenlenmektedir. 
Anlatımları glukoz sinyaline göre düzenlenen hekzos taşıyıcılarının, S. pombe'de çeşitli stres faktörlerinden etkilendiğine dair literatürde yeteri kadar bulgu yer almamaktadır. Ancak, S. cerevisiae'de yüksek glukoz afiniteli hekzos taşıyıcılarından HXT2 ve HXT4'ün anlatımlarının ozmotik stresle düzenlendiği, karbon kaynağı olarak glukoz bulunduğu koşulda, aşırı demirin toksik etkisine karşın nikel ve kurşunun toksik etkisinin bulunmadığını açıklayan bazı çalışmalar bulunmaktadır. 
Bu tez çalışmasında ilk olarak, S. pombe yabani ırkı için demirin hafif ve orta düzeyde toksik dozları (2 mM ve 5 mM) belirlendi. Daha sonra, glukoz baskılayıcı koşulda demirin glukoz metabolizması ve hekzos taşıyıcı genlerin transkripsiyon düzeyinde anlatımlarına etkisi gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu tekniği ile araştırıldı. Buna göre, glukoz baskılayıcı koşula rağmen artan demir stresinin glukoneogenik bir enzimi şifreleyen fbp1 geninin anlatımının artmasına; glikolitik yolağın ilk basamağını katalizleyen hekzokinaz2 enzimini şifreleyen hxk2 geninin de anlatımının düşmesine yol açtığı belirlendi. Demir stresinin S. pombe hekzos taşıyıcı genlerden ght1, ght3, ght4, ght6 ve ght7'nin anlatım düzeylerini değiştirmediği ancak, artan demir stresine bağlı olarak ght2, ght5 ve ght8 genlerinin anlatımlarının düştüğü saptandı. 
Bu çalışmada elde edilen bulgulardan, artan demir stresine bağlı olarak glukoz açlığı koşulunun taklit edildiği ve glikolitik akışın da yavaşlatıldığı, ayrıca bazı hekzos taşıyıcılarının (ght2, ght5 ve ght8) transkripsiyon düzeyinde anlatımlarının etkilendiği sonucuna varıldı.

Abstract:
There are two redox forms of iron which play vital role in eukaryotic organisms. Iron is a cofactor binding to active site of enzymes which are participated in important cellular processes, but a toxic agent under certain conditions. On the other hand, intake and use of glucose, which is the main carbon and energy source in eukaryotes, is important for sustaining the energy-consuming cellular processes. Hexose transporters have been conserved in many different organisms. S. pombe has 8 (ght1-ght8) hexose transporter genes. Each transports expression is regulated depending on intracellular demand and/or environmental hexos types and their concentrations. 
There are not enough data in scientific literature about how S. pombe stress factors are affecting the hexose transporters expressions, which are regulated depending on glucose signaling. However, there are some studies those explaining how osmotic stress is important for regulation of high-affinity hexose transporters HXT2 and HXT4 in S. cerevisiae. In addition, it has been shown that high dose of iron displays toxic effect whereas nickel and lead have no toxic effect when glucose is the main carbon source. 
In this study, low and medium-level toxic effect of iron for S. pombe wild type is determined as 2 mM and 5 mM respectively. Later, effects of iron in (1) glucose represive conditions on glucose metabolism and (2) hexose transporter genes is examined with Real-Time PCR. Accordingly, despite glucose repression conditions, increasing of iron stress lead to upregulation of fbp1 gene expression, which encodes an enzyme in glyconeogenic pathway, and downregulation of hxk2 gene expression, which encodes hexokinase2 enzyme that catalyses first level of glycolytic pathway. Thus; iron stress did not change expression level some S. pombe hexose transporter genes such as ght1, ght3, ght4, ght6 and ght7 from, but downregulates some such as ght2, ght5 and ght8.
According to the results of this study, it is decided depending on the excess iron stress; glucose starvation condition was imitated and glycolytic pathway was decelerated, also gene expressions at transcriptional level of some hexose transporters (ght2, ght5 and ght8) were affected.