Biyoinformatik araçlar kullanılarak otizm spektrum bozukluğu ile ilişkili KCND2 ve KCNJ10 genlerindeki SNP'lerin analizi
Analysis of SNPs in KCND2 and KCNJ10 genes assoiated withautism specturum disorder using bioinformatics tools
Yazar: TAMER GÜR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER FARUK KARASAKAL ; PROF. DR. MESUT KARAHAN
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Otizm spektrum bozukluğu (OSB), bireyin karşılıklı sosyal etkileşim kurma ve bu etkileşimi devam ettirme yeteneklerinde sürekli zorluklar yaşaması, aynı zamanda ilgi alanları, davranışlar ve aktivitelerinde tekrarlayıcı, sınırlı ve esnek olmayan özellikler göstermesi ile karakterize edilir. OSB genetik açıdan genellikle heterojen bir yapıya sahiptir ve SNP'lerin (Tek Nükleotid Polimorfizmleri) bu heterojen yapıda önemli bir rolü vardır.
Bu tez çalışmasında, otizm spektrum bozukluğu ile ilişkilendirilen potasyum kanalı gen ailesinden KCND2 ve KCNJ10 genlerindeki yanlış anlamlı SNP'lerin belirlenmesini ve bu SNP'lerin protein yapısına, işlevine, stabilizasyonuna potansiyel zararlı etkilerinin in siliko biyoinformatik araçlar ile incelenmesi hedeflenmiştir. Amino asit değişimine yol açan yanlış anlamlı SNP'ler için SIFT, PolyPhen-2, SNPs&GO, PhD-SNP, SNAP2, PANTHER-PSEP ve Meta-SNP gibi biyoinformatik araçlar kullanılmış ve bu araçlar araçların tümünde ortak olan potansiyel zararlı olan SNP'ler belirlenmiştir. Belirlenen bu SNP'ler, KCND2 geninde; rs377746178 (R100H), rs377746178 (R100L), rs367713278 (R533P), rs200851386 (F121V), rs200085129 (F121S) ve rs112187551 (P378S), KCNJ10 geninde; rs387906834 (R65S), rs374746230 (F181L), rs373270208 (F82S), rs368857205 (R134H), rs137853072 (G77R), rs137853071 (R297C), rs137853068 (C140R), rs137853066 (R65P), rs17853258 (G83V), rs1130182 (L166P) ve rs1130182 (L166Q)'dir. Bu tespit edilen SNP'lerin protein stabilizasyonuna etkisi I-Mutant ve MUpro biyoinformatik araçları ile analiz edilmiştir. Project HOPE biyoinformatik aracı kullanılarak bu zararlı SNP'lerin amino asit değişimlerine ilişkin üç boyutlu modellemeler ve fizyokimyasal etkiler değerlendirilmiştir.
Bu çalışmanın sonuçları, gelecekteki deneysel çalışmalar için veri sağladığı düşünülmektedir ve belirlenen yüksek riskli varyantların laboratuvar deneyleri yoluyla doğrulanması ve gelecekteki klinik araştırmalarda öncelik verilmesi önerilmektedir.

Abstract:
Autism spectrum disorder (ASD) is characterized by persistent difficulties in the individual's ability to establish and maintain reciprocal social interaction, as well as repetitive, limited and inflexible features in interests, behaviors and activities. ASD is generally genetically heterogeneous and SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) play an important role in this heterogeneity.
In this thesis, we aimed to identify missense SNPs in KCND2 and KCNJ10 genes from the potassium channel gene family, which are associated with ASD, and to investigate the potential deleterious effects of these SNPs on protein structure, function and stabilization by in silico bioinformatics tools. Bioinformatics tools such as SIFT, PolyPhen-2, SNPs&GO, PhD-SNP, SNAP2, PANTHER-PSEP and Meta-SNP were used to identify potentially harmful SNPs common to all of these tools. These SNPs identified were rs377746178 (R100H), rs377746178 (R100L), rs367713278 (R533P), rs200851386 (F121V), rs200085129 (F121S) and rs112187551 (P378S) in the KCND2 gene, rs387906834 (rs387906834 (F121V)) in the KCNJ10 gene; rs387906834 (R65S), rs374746230 (F181L), rs373270208 (F82S), rs368857205 (R134H) rs137853072 (G77R), rs137853071 (R297C), rs137853068 (C140R), rs137853066 (R65P), rs17853258 (G83V), rs1130182 (L166P) and rs1130182 (L166Q). The effect of these SNPs on protein stabilization was analyzed with I-Mutant and MUpro bioinformatics tools. Three-dimensional modeling of the amino acid changes and physiochemical effects of these deleterious SNPs were also evaluated using the Project HOPE bioinformatics tool.
The results of this study are considered to provide data for future experimental studies and it is recommended that the identified high-risk variants should be validated through laboratory experiments and prioritized in future clinical trials.