Prıon proteın anlatımı baskılanmış ilaca dirençli H69 hücre hattında hücre ölüm tiplerinin araştırılması
Investigation of the cell death types on prion protein expression supressed multidrug resistant cell line, H69
Yazar: ZÜBEYDE ÖZTEL
Danışman: PROF. DR. ERDAL BALCAN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Prion (PrP) çok çeşitli hücre tiplerinde eksprese olan ve hücre sinyallemesi, farklılaşma ve programlanmış hücre ölümü gibi çok sayıda hücresel olayda rol alan, oldukça korunmuş bir hücre yüzey glikoproteinidir. Birçok önemli çalışma PrP'nin tümör biyolojisindeki rolünü araştırmış olsa da kanserde bu proteinin biyolojik aktivitesi ile ilişkili mekanizmalar büyük ölçüde keşfedilmemiştir. Son bulgular PrP'nin metastazı ve çoklu ilaca direnci (MDR) ilerlettiğini öne sürmektedir. Bununla birlikte, kanserde PrP ile ilişkili MDR'nin altında yatan mekanizma tam olarak anlaşılamamıştır. Bu çalışmada iki hipotetik soru üzerine odaklandık: ilk olarak PrP'nin RNA interference ile baskılanmasının ilaca dirençli kanser hücrelerinin yaşamı ya da ölümü üzerine olası etkisi nedir? İkinci nokta, "siRNA transfeksiyonu sonrasında hangi tip hücre ölümü görülebilir" sorusudur. Bu sorulara açıklık getirmek için doksorubisine dirençli küçük hücreli akciğer kanseri hücre hattı H69AR'de siRNA ile PrP baskılanmasını içeren bir deneysel bir dizayn oluşturduk. PrP, CD44, Beclin-1 ve Bax moleküllerinin ekspresyon düzeylerini,  uygulama yapılmamış grup [Dokso (-); Grup 1],  doksorubisinin %50 azalmaya neden olan inhibitör konsantrasyonu (IC50) ile muamele edilen grup [Dokso (+); Grup 2], PrP'yi hedefleyen siRNA ile transfekte edilen grup [siRNA/Dokso (-); Grup 3] ve son olarak siRNA ile transfekte ve doksorubisin IC50 dozu ile muamele edilen grup [siRNA/Dokso (+); Grup 4] şeklinde oluşturulmuş deney gruplarında immunositokimya ile araştırdık. Ayrıca, otofojiyi monodansilkadaverin ile monitorize ettik. Immunositokimyasal analizler ile PrP ve Bax düzeylerinin doksorubisin uygulamasıyla artış gösterdiğini, bununla birlikte Grup 3 ve 4'de Bax düzeyinin dokrorubisin uygulanmış gruba göre hafifçe azaldığını ortaya koydu (p> 0.05). CD44 ekspresyon düzeylerinin gruplar arasında önemli bir değişiklik olmadığı görüldü. Bu sonuç, CD44 ekspresyonunun H69AR hücrelerde PrP- ve doksorubisin-bağımsız olarak gerçekleştiğini düşündürmüştür. Beclin-1 ekspresyonunun, doksorubisin uygulama grubunda (Grup 2) (p< 0.05), siRNA transfeksiyon grubunda (Grup 3) ve siRNA transfeksiyon + doksorubisin ugyulama grubunda (Grup 4) (p< 0.05) artış göstermesi ilginçtir. Bu gruplarda monodansilkadaverin boyaması ile görülen otofajik vakuol artışı bu bulguyu kısmen destekleyebilir. Bu sonuçlar göz önüne alındığında PrP'nin kemoterapiye dirençte önemli bir rolü olduğunu ve bu proteinin baskılanmasının H69AR hücrelerde bir hücre ölüm mekanizmasını, apoptozisten çok otofajiyi, indüklediği sonucuna vardık. Sonuç olarak, PrP'nin downregülasyonu kemoterapötiklerle kombine edildiğinde yeni bir anti-kanser stratejisi gibi durmaktadır.

Abstract:
Prion (PrP) is a highly conserved cell surface glycoprotein expressed in a wide range cell types and plays a critical role in many cellular events including cell signalling, differentiation and programmed cell death. Despite many significant works have been investigated the involvement of PrP in tumor biology, the mechanisms associated with biological activity of this protein in cancer remains largely unexplored. Recent findings suggested that PrP could promote metastasis and multidrug resistance (MDR). However, the exact mechanism underlying PrP-associated MDR in cancers have not been fully elucidated. In the present study, we focused two hypothetical questions: first, what is the possible effect of the knockdown of PrP by RNA interference to survival of drug-resistant cancer cells? The second point is the question of "which type of cell death progress can be seen after the siRNA transfection?" To clarify these questions, we therefore created an experimental design including knockdown of PrP by siRNA in a doxorubicin-resistant small cell lung cancer cell line, H69AR. The expression levels of PrP, CD44, Beclin-1 and Bax  molecules in experimental groups, including the untreated group [Doxo (-); Group 1], the group were treated with doxorubicin at half maximal inhibitory concentration (IC50) [Doxo (+); Group 2], the group were transfected with siRNA targeting PrP [siRNA/Doxo (-); Group 3] and finally the group were transfected with siRNA plus treated with doxorubicin IC50 [siRNA/Doxo (+); Group 4], were evaluated by immunocytochemistry. Also, autophagy monitorized by monodansylcadaverine dye. Our immunocytochemical analyses indicated that PrP and Bax levels increased upon doxorubicin treatment, however the expression levels of Bax slightly decreased in the Groups 3 and 4 versus doxorubicin treated group  (p> 0.05).  When the CD44 expression levels were evaluated, non-critical differences between the groups was seen. This result suggest that CD44 expression in H69AR cells occurs PrP- and doxorubicin-independent manner. Interestingly, Beclin-1 expression levels were increased upon doxorubicin treatment (Group 2) (p< 0.05) and siRNA transfection (Group 3) as well as siRNA transfection + doxorubicin treatment (Group 4) (p< 0.05). Increased levels of autophagic vacuoles in these groups observed with monodansylcadaverine stainings could partially confirmed this result.  Given this intriguing results we conclude that PrP has an important role in chemoresistance and knockdown of this protein induces a cell death mechanism, espacially autophagy rather than apoptosis in drug resistant H69AR cells.  In conclusion, downregulation of PrP seems to be a new anti-cancer strategy when it combined with chemotherapeutics