Transkriptom verilerinin protein-protein etkileşim ağlarına haritalanması ile inflamatuar bağırsak hastalıklarına özgü alt ağların belirlenmesi ve ilaç yeniden konumlandırma
Identification of inflammatory bowel disease-specific subnetworks and drug repositioning by mapping transcriptome data to protein-protein interaction networks
Yazar: ŞEFİKA FEYZA MADEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİHA ECE ACUNER
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Crohn hastalığı = Crohn disease ; Kolit-ülseratif = Colitis-ulcerative ; Moleküler kenetleme = Molecular docking ; Protein etkileşim ağları = Protein interaction networks ; Transkriptomlar = Transcriptomics ; İlaç keşifleri = Drug discoveries

Özet:
Ülseratif kolit (UC) ve Crohn hastalığı (CD) inflamatuar bağırsak hastalığının (IBD) iki farklı alt tipidir. Bu iki bozukluk için tanı ve tedavide belirsizlikler yaşanmaktadır, bu nedenle ağ düzeyinde moleküler imzalarını ortaya çıkarmak önemlidir. Bu amaçla, GSE126124 ve GSE3365 verisetlerinden elde edilen transkriptom verilerini protein-protein etkileşim (PPE) ağlarına haritalayarak ülseratif kolit ve Crohn hastalığına özgü alt ağlar belirlendi ve biyolojik önemi analiz edildi. UC alt-ağ modülü Alzheimer hastalığı, kolorektal kanser ve prostat kanseri gibi daha çok hastalık temelli fonksiyonel özellikleri ortaya çıkarırken, CD alt-ağ modülü ise sitokin üretimi, interlökin-1 (IL-1) reseptör aktivitesi, NF-kappa B (NF-κB) sinyal yolu gibi fonksiyonel özellikleri ortaya çıkardı.  Ayrıca UC ve CD için elde edilen yeni modüllerdeki genlere ilaç yeniden konumlandırma ve moleküler kenetlenme çalışmaları yapıldı. Sonuçların yapısal analizi gerçekleştirilerek UC ve CD'nin tedavisinde etkili olabilecek yeni törapötikler önerilmiştir; UC için paclitaxel, CD için flucloxacillin. Genel olarak, bu bulgular moleküler düzeyde IBD alt tipleri arasındaki farklılıkları ortaya koyar, UC ve CD tanısını kolaylaştırabilir ve ayrıca hastalık alt tiplerine özgü potansiyel moleküler hedefler sağlayabilir.

Abstract:
Ulcerative colitis (UC) and Crohn's disease (CD) are two different subtypes of inflammatory bowel disease (IBD). There are uncertainties in diagnosis and treatment for these two disorders, so it is important to uncover their molecular signatures at the network level. For this purpose, subnetworks specific to ulcerative colitis and Crohn's disease were determined by mapping the transcriptome data obtained from the GSE126124 and GSE3365 datasets to protein-protein interaction (PPE) networks, and their biological significance was analyzed. The UC subnet module reveals more disease-based functional features such as Alzheimer's disease, colorectal cancer, and prostate cancer, while the CD subnetwork module reveals cytokine production, interleukin-1 (IL-1) receptor activity, NF-kappa B (NF- κB) revealed functional features such as the signaling pathway. In addition, drug repositioning and molecular docking studies were performed to the genes in UC- and CD-specific modules. Structural analysis of the results has been performed and new therapeutics have been proposed that may be effective in the treatment of UC and CD; Paclitaxel for UC, flucloxacillin for CD. Overall, these findings reveal differences between IBD subtypes at the molecular level, may facilitate the diagnosis of UC and CD, and also provide potential molecular targets specific to disease subtypes.