Kistik fibrozis patogenezinde aday miRNA ve hedef genlerinin biyoinformatik araçlarla tanımlanması
Identification of candidate miRNA and associated genes by bioinformatic tools in pathogenesis of cystic fibrosis
Yazar: MERVE ATALAY
Danışman: PROF. DR. DİDEM DAYANGAÇ ERDEN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Biyoinformatik = Bioinformatics ; Fenotip = Phenotype ; Genler = Genes ; Genotip = Genotype ; Kistik fibroz = Cystic fibrosis ; Mikro RNA = Micro RNA ; RNA = RNA

Özet:
Kistik fibrozis transmembran regülatör (CFTR) genindeki mutasyonların sebep olduğu kistik fibrozis (KF) otozomal resesif kalıtılan oldukça yaygın görülen genetik bir hastalıktır. Hastalık ciddiyeti mutasyonların CFTR proteini üzerindeki etkisiyle ilişkilendirilse de aynı mutasyonu taşıyan hastalarda hastalık ciddiyetini epigenetik faktörlerin de etkilediği bilinmektedir. Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı ve Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Anabilim Dalı Göğüs Hastalıkları Ünitesi iş birliği ile gerçekleştirdiğimiz ön çalışmalar sonucunda aynı mutasyonu taşımasına rağmen hastalık ciddiyeti farklı seyreden kardeşler saptanmıştır. Gerçekleştirdiğimiz ön çalışmalarda hasta kardeşlerden elde ettiğimiz nazal sürüntüler kullanılarak; hedeflenmiş transkriptomik Kistik Fibrozis PCR Array yöntemi ile ifade farklılığı gösteren genler ve yolaklar saptanmıştır. Bu tez çalışmasında amacımız, aynı CFTR mutasyonuna sahip olmalarına rağmen farklı klinik ciddiyete sahip hasta kardeşlerde ifade değişikliği gösteren, fenotipik farklılığı açıklamaya yönelik ortak miRNA'ların ve hedef genlerinin tanımlanmasıdır. Bu amaç ile Hacettepe Üniversitesi Kapsamlı Araştırma Projesinde (TSA 201816629) gerçekleştirilmiş olan miRNA array ham verisi farklı biyoinformatik araçlarla tanımlanmış, kardeşler arasında klinik heterojeniteye sebep olabilecek aday miRNA'lar ve hedefleriyle ilişkili yolaklar saptanmıştır. BRB-ArrayTool, TAC 4.0 ve MeV programları kullanılarak Affymetrix miRNA 4.0 Array mikrodizin sonuçlarının ham verileri analiz edilmiş ve aday miRNA'lar seçilmiştir. Analizler sonucunda ağır seyirli hastalarda hafif seyirli hastalara göre ve Sınıf IV hasta grubunda ağır seyirli hastada hafif seyirli hastalara göre ifadesi artan miR-145-5p saptanmıştır. miR-145-5p'nin hedef genlerine ait yolak analizleri sonucunda miRWalk ve miRNET programlarında ortak ErbB sinyal yolağı elde edilmiştir. Ön çalışmamızın çıktılarında yer alan aday genlerin miRNA hedefleri olma durumu da araştırılmıştır. KF patolojisi ile uyumlu ve p değeri en yüksek IL-17 sinyal yolağı miR-145-5p için tanımlanmıştır. Ayrıca hastalarda kontrol bireylere göre ifadesi artan miR-92a-3p tanımlanmıştır. miR-92a-3p'nin hedef genlerine ait yolak analizleri sonucunda miRWalk ve miRNET programlarında en çok hedef geni içeren endositoz yolağı elde edilmiştir. Bu çalışma ile KF hastalarının klinik seyrini ve KF'ye eşlik eden diğer hastalıkların erken dönemde saptanmasını kolaylaştıracak, prognostik bir miRNA imzası tanımlanabilecek ve hastalık patogenezi ile ilişkili yeni yolaklar aydınlatılabilecektir.

Abstract:
Cystic fibrosis (CF) is a very common autosomal recessive genetic disease caused by mutations in the cystic fibrosis transmembrane regulator (CFTR) gene. Although disease severity is associated with the effect of mutations on the CFTR protein, it is known that epigenetic factors also affect disease severity in patients carrying the same mutation. As a result of the preliminary studies, siblings with different disease severity were identified despite carrying the same mutation that was carried out in cooperation with Hacettepe University Faculty of Medicine, Department of Medical Biology and Department of Pediatrics, Chest Diseases. In the preliminary study, differentially expressed genes and pathways were determined between nasal brushing of affected siblings who have different disease severity (severe/mild) by using real-time PCR based cystic fibrosis PCR array. This thesis aims to identify common miRNAs and the target genes to explain the phenotypic changes, which show expression differences in siblings with different clinical severity despite having the same CFTR mutation. For this purpose, miRNA array raw data carried out in Hacettepe University Comprehensive Research Project (TSA 201816629) were defined with different bioinformatic tools, candidate miRNAs that may cause clinical heterogeneity among siblings and pathways related to their targets were determined. Raw data of Affymetrix miRNA 4.0 Array microarray results were analysed using BRB-ArrayTool, TAC 4.0 and MeV programs and candidate miRNAs were selected. As a result of the analyses, miR-145-5p was more expressed in patients with severe siblings and Class IV mutation patients with severe siblings than mild ones. After the pathway analysis of the target genes of miR-145-5p, a common ErbB signalling pathway was obtained in miRWalk and miRNET programs. The status of candidate genes included in the outputs of our preliminary study as miRNA targets was also investigated. The IL-17 signalling pathway which was compatible with CF pathology and had the highest p value was defined for miR-145-5p. In addition, miR-92a-3p expression was increased in patients compared to control individuals. As a result of the pathway analysis of the target genes of miR-92a-3p, the endocytosis pathway containing the most target genes was obtained in miRWalk and miRNET programs. This study will facilitate the clinical course of CF patients and the early detection of other diseases accompanying CF, identify a prognostic miRNA signature, and illuminate new pathways associated with the pathogenesis of the disease.