Arabidopsis thaliana mutantlarında telomer/telomeraz sistemi ile ilişkili gen anlatımı değişimlerinin incelenmesi
Investigation of telomere/telomerase system related gene expression changes in Arabidopsis thaliana mutants
Yazar: ZEYNEP BEGÜM ŞEN
Danışman: PROF. DR. NESLİHAN TURGUT KARA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoteknoloji ve Genetik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
DNA molekülü ökaryotik hücrelerde histon proteinleri ile birlikte kromatin adı verilen özel katlanmış bir formda bulunur. Histon proteinlerinin kromatine eklenmesi ve kromatinden çıkartılması histon şaperonu denilen proteinlerle sağlanır. ASF1, H3 histonlarının transferinde görev alan oldukça korunmuş bir histon şaperonudur. Bu işleviyle replikasyona bağlı veya replikasyondan bağımsız olarak kromatin düzenlenmesinde görev alır.
Telomerler, ökaryotik kromozomların uçlarında bulunan ve guanin nükleotidi bakımından zengin kısa tekrarlı dizilerdir. Bu bölgelerin DNA çift iplik kırıkları olarak tanımlanmasını engelleyerek genomik stabilitenin korunmasında görev alırlar. Telomeraz enzimi, türe özgü tekrarları ekleyerek telomerleri uzatan bir ribonükleoprotein kompleksidir. Bazı hücreler telomeraz aktivitesinin dışında homolog rekombinasyon temelli alternatif telomer uzatılması (ALT) ile de telomerlerini uzatabilir. Telomer kısalması ve genomik düzensizliklere diğer organizmalara göre daha dayanıklı olan bitkilerde telomeraz ve ALT düzenlenmesinin araştırılması telomer biyolojisi için önem taşımaktadır. 
Bu tez çalışmasında, ASF1 yokluğunun H3.3 bakımından zengin Arabidopsis telomerlerinde meydana getirdiği değişimler araştırılmıştır. ASF1a ve ASF1b homologları bakımından tekli veya ikili mutantlar ile oluşturulan kallus kültürlerinde telomer uzunluğu ölçülmüş ve kallus indüksiyonunda görevli ATXR2, LBD16 ve LBD29 genleriyle birlikte telomeraz enzimi alt birimi TERT, telomerle ilişkili proteinler POT1a ve CTC1'in anlatım profilleri incelenmiştir. Arabidopsis'te ASF1 yokluğunun kallus oluşumuna engel olmadığı gözlenmiş, ikili mutant bitkilerin gelişim geriliği göstermesine rağmen kallus büyüme indeksinin diğer örneklere göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Elde edilen veriler, farklılaşmış hücre tipleri ve kallusların ASF1 yokluğuna farklı tepkiler verdiğini ortaya çıkartmıştır. POT1a ve CTC1 anlatımlarının tüm mutantlarda azaldığı, TERT anlatımının mutant tipine bağlı olarak farklı anlatım profilleri sergilediği gösterilmiştir. İkili mutantlarda TERT anlatım dramatik olarak düşmüş, asf1a'da artmış ve asf1b'de aynı kalmıştır. Ayrıca ASF1 yokluğu tüm mutantlarda telomer kısalmasına neden olmuştur. Bu durum, ASF1 mutantlarında telomer uzunluğunun telomerazdan bağımsız kısalmış olabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
The DNA molecule in eukaryotic cells is found in a special folded form called chromatin, along with histone proteins. The addition and removal of histone proteins to and from chromatin are facilitated by proteins called histone chaperones. ASF1 is a highly conserved histone chaperone that plays a role in chromatin remodeling, whether replication-dependent or independent.
Telomeres are short repetitive sequences rich in guanine nucleotides located at the ends of eukaryotic chromosomes. They play a role in preserving genomic stability by preventing the identification of these regions as double-strand DNA breaks. Telomerase is a ribonucleoprotein complex that elongates telomeres by adding species-specific repeats. Some cells can also extend their telomeres through a mechanism called alternative telomere lengthening ALT, which is based on homologous recombination. Investigating the regulation of telomerase and ALT in plants, which are more resistant to telomere shortening and genomic instability than other organisms, is important for telomere biology.
In this thesis study, the changes caused by the absence of ASF1 in H3.3-rich Arabidopsis telomeres were investigated. Telomere length was measured in callus cultures created with single or double mutants of ASF1a and ASF1b homologs, and the expression profiles of ATXR2, LBD16, and LBD29 genes involved in callus induction, as well as the telomerase enzyme subunit TERT, telomere-associated proteins POT1a and CTC1, were examined. It was observed that the absence of ASF1 in Arabidopsis does not prevent callus formation, and although the growth of double mutant plants is impaired, the callus growth index is higher compared to other samples. The obtained data revealed that differentiated cell types and callus respond differently to the absence of ASF1. The expression of POT1a and CTC1 decreased in all mutants, while the expression of TERT exhibited different profiles depending on the mutant type. In double mutants, TERT expression significantly decreased, increased in asf1a, and remained the same in asf1b. Furthermore, the absence of ASF1 led to telomere shortening in all mutants. This suggests that telomere length may have shortened independently of telomerase.