Telomeraz aktivatör etkili sikloastragenol ve yeni türevlerinin NRF2 ve proteazom sistemlerine etkisi ile yaşlanma karşıtı ve nöroprotektif potansiyellerinin araştırılması
Investigation of anti-aging and neuroprotective potentials of telomerase activator cycloastragenol and its derivatives on NRF2 and proteasome systems
Yazar: SİNEM YILMAZ
Danışman: PROF. DR. PETEK BALLAR KIRMIZIBAYRAK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Yaşlanma, çeşitli biyolojik proseslerdeki azalma ve fonksiyon kaybı ile karakterize edilmiştir. Bu değişikliklerin en önemlileri; protein homeostazisinde (proteostazis) düşüş, telomerik bölgelerin yıpranması, hücresel yaşlanma ve artan ROS (reaktif oksijen türleri) seviyeleridir. Yukarıda değinilen olumsuz değişimlerin birbiriyle ilişki içinde olduğu tespit edildiğinden, son yıllarda bu temel sistemlerin aktive edilmesi veya düzeltilmesini hedefleyen bütünleşik yaklaşımların hem yaşlanma karşıtı hem de terapötik yeni ajanların geliştirilmesi noktasında öne çıktığı görülmektedir. Tez çalışması kapsamında, sikloastragenol (SA) ve onun biyotransformasyon yolu ile elde edilen metabolitlerinin primer insan epidermal keratinositlerinde (HEKn) NRF2/ proteazom/telomeraz sistemleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. SA ve metabolitlerinin nükleer NRF2 lokalizasyonunu ve aktivitesini artırarak, sitoprotektif enzimlerin upregülasyonuna neden olduğu ve hücrelerin oksidatif strese karşı korunmasını sağladığı ortaya koyulmuştur. Aynı zamanda hem SA hem de metabolitlerinin proteazom alt birim aktivite/ifade/birleşimini artırdığı saptanmıştır. Elde edilen bu veriler ışığında, çıkış molekülümüz SA ile tüm metabolitlerin replikatif senesense etkileri NRF2/proteazom sistemlerine etkileri üzerinden incelenmiştir. SA ve metabolitlerinin hücresel yaşlanma sırasında artan hem p16 (sikline bağımlı kinaz inhibitörü) hem de K48 bağlantılı ubikitin proteinlerinin seviyelerini azaltarak replikatif yaşlanmayı geciktirdiği gösterilmiştir. Ayrıca, SA ve seçilen iki türev, sadece NRF2 ve proteazom alt birim seviyelerini artırmakla kalmayıp aynı zamanda proteazom alt birim aktivitelerini de artırmıştır. Buna ek olarak, SA ve metabolitlerin iki farklı nörotoksisite modelindeki etkileri değerlendirildiğinde hücreleri toksisiteye karşı koruduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlar, SA ve türevlerinin NRF2/proteazom sistemleri ekseninde yaşlanmayı veya yaşa bağlı hastalıkları potent bir şekilde önleyebileceğini ve sağlıklı yaşlanma açısından da değerli olduklarını düşündürmektedir

Abstract:
Aging is characterized by a decrease in various biological processes and loss of function. The most important of these changes is a decrease in protein homeostasis (proteostasis), attrition of telomeric regions, cellular senescence, and increased levels of ROS (reactive oxygen species). Since the above-mentioned negative changes have been found to be interrelated, integrated approaches targeting the activation or correction of these basic systems have come to the fore in recent years in the development of new anti-aging and therapeutic agents. In this thesis, the effects of cycloastragenol (SA) and its metabolites obtained by biotransformation on NRF2/proteasome/telomerase systems in primary human epidermal keratinocytes (HEKn) were investigated. It was revealed that SA and its metabolites increased nuclear NRF2 localization and activity, causing upregulation of cytoprotective enzymes and protecting cells against oxidative stress. At the same time, both SA and its metabolites were found to increase proteasome subunit activity/expression/association. In the light of these data, the replicative senescence effects of our starting molecule SA and all metabolites were analyzed through their effects on NRF2/proteasome/telomerase systems. SA and its metabolites were shown to delay replicative senescence by reducing the levels of both p16 (cyclin-dependent kinase inhibitor) and K48-linked ubiquitin proteins, which increase during cellular senescence. Also, SA and two selected derivatives not only increased NRF2 and proteasome subunit levels but also increased proteasome subunit activities. In addition, when the effects of SA and metabolites in two different neurotoxicity models were evaluated, it was determined that they protected cells against toxicity. These results suggest that SA and its derivatives may potently prevent aging or age-related diseases in the NRF2/proteasome systems axis and are valuable for healthy aging.