Huntington hastalığı beyin proteom değişimlerinin YAC128 transgenik fare modelinde MALDI-MS görüntüleme tekniği ile araştırılması
Detection of huntington's disease brain proteome alterations in YAC128 transgenic mouse model via MALDI-MS imaging
Yazar: MERVE KARAYEL BAŞAR
Danışman: PROF. DR. AHMET TARIK BAYKAL
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Genetik = Genetics
Dizin: Beyin = Brain ; Biyokimya = Biochemistry ; Fareler-transjenik = Mice-transgenic ; Huntington hastalığı = Huntington disease ; Kromatografi-sıvı = Chromatography-liquid ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry ; Kütle spektroskopisi = Mass spectroscopy ; Nörodejeneratif hastalıklar = Neurodegenerative diseases ; Nörolojik hastalıklar = Neurological diseases ; Proteomikler = Proteomics

Özet:
İlerleyici nörodejeneratif hastalıklardan biri olan Huntington Hastalığı (HH), otozomal dominant kalıtım gösteren ölümcül genetik bir hastalıktır. 4. kromozom üzerinde yer alan ve değişken uzunluktaki poliglutamin tekrarlarıyla huntingtin proteinini kodlayan huntingtin geninin N-terminalindeki CAG trinükleotit tekrarlarının anormal şekilde genişlemesiyle ortaya çıkar. İyi karakterize edilmiş ve sıklıkla kullanılan HH transgenik fare modellerinden biri olan YAC128, tam uzunlukta bir insan mutant huntingtin genini eksprese eder. Proteomik, yapılarını, fizyolojik işlevlerini, dinamiklerini veya diğer rollerini belirlemek için proteinleri büyük ölçekte sistematik olarak inceleyen güçlü bir alandır. Matriks destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyon kütle spektrometresi görüntüleme (MALDI-MSI), bir doku kesitinden proteinleri homojenize etmeden doku üzerindeki mekansal konumlarıyla birlikte doğrudan belirlemeyi sağlayan en son teknolojilerden birisidir. Bu çalışmada HH'de gözlenen nörodejenerasyon süreci ve patolojisini proteomik açıdan incelemek amacıyla, iki temel ve birbirini tamamlayan MALDI-MSI ve LC-MS/MS teknnolojileri kullanılarak motor disfonksiyonları açık alan davranış testiyle tespit edilen 3, 6 ve 12 aylık farelerin beyin dokuları analiz edildi. Her iki teknikten elde edilen veriler bir araya getirilerek değerlendirildi ve hastalığın ilgili zaman dilimlerinde meydana gelen protein ekspresyon değişimleri belirlenerek her grup özelinde, farklı yoğunluklara sahip olduğu tespit edilen proteinlerin doğrulaması yapıldı. Ayrıca ekspresyonel farklılık gösterdiği tespit edilen proteinlerin yolak analizleri gerçekleştirildi ve hastalık nedeniyle 3, 6 ve 12 aylık dönemlerde gruplar arasında değişiklik gösteren en belirgin biyolojik süreçler ve moleküler yolaklar sunularak sonuçlar anlamlaştırıldı.

Abstract:
Huntington's disease (HD), one of the progressive neurodegenerative diseases, is a fatal genetic disease with autosomal dominant inheritance. It is caused by abnormal expansion of CAG trinucleotide repeats at the N-terminus of the huntingtin gene, which is located on chromosome 4 and encodes the huntingtin protein with variable length polyglutamine repeats. YAC128, one of the well-characterized and frequently used, expresses a full-length human mutant huntingtin gene. Proteomics is a powerful field that systematically studies proteins at a large scale to determine their structure, physiological function, dynamics or other roles. Matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging (MALDI-MSI) is one of the latest technologies that allows to directly identify proteins from a tissue section without homogenization, along with their spatial information on the tissue. In this study, motor dysfunctions detected with open field behavioral test. The brain tissues of 3-, 6- and 12-month-old YAC128 and their control mice motor were analyzed using two basic and complementary technologies, MALDI-MSI and LC-MS/MS, to evaluate the neurodegeneration process and the pathology observed in HD with a proteomics perspective. The data obtained from both techniques were combined and evaluated, and the protein expression changes occurring in the relevant time periods of the disease were determined, and the proteins found to have different intensities for each group were confirmed. In addition, pathway analyzes of the proteins that were found to show expression differences were performed and the results were interpreted by presenting the most prominent biological processes and molecular pathways that showed difference between the groups at 3, 6 and 12 months due to the disease.