Sialik asit biyosentezinde rol oynayan NANS ve CMAS genlerinin sialiltransferaz gen ailesi ile ilişkisinin karaciğer hepatoselüler karsinom primer tümör örneklerinde biyoinformatik araçlarla belirlenmesi
Determination of the relationship between NANS / CMAS genes involved in sialic acid biosynthesis and the sialyltransferase gene family in liver hepatocellular carcinoma primary tumor samples by bioinformatic tools
Yazar: FATMA SELEN AKAR
Danışman: PROF. DR. REMZİYE DEVECİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Genler = Genes ; Karsinoma-hepatoselüler = Carcinoma-hepatocellular ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Siyalik asitler = Sialic acids

Özet:
Kanser günümüzde en yaygın ve ölümcül hastalıkların başında gelir. Karaciğer Hepatoselüler Karsinom, en sık görülen altıncı kanser türüdür ve diğer kanserlere kıyasla ölüm oranının çok yüksek olması nedeniyle tedavi edilebilmesi ya da başlangıç aşamasında hastalığının önüne geçilmesi adına prognoz hedeflerininin bulunması çok büyük önem taşımaktadır. 
Sialik asitlerin anormal ifadesi tüm kanserlerde olduğu gibi karaciğer kanserlerinde de görülür. Anormal sialilasyonun nedenleri arasında sialiltransferazların ekspresyonundaki artış bulunmaktadır. Bu nedenle bu tez çalışmasında, karaciğer kanserlerinden hepatoselüler karsinom tercih edilmiş ve sialik asit biyosentez yolağında rol alan, fosforile sialik asit formları oluşturan NANS ve sialik asitlerin, sitidin-monofosfat diestere aktivasyonunu katalize eden CMAS genleri ile glikanlara sialik asit eklenmesinden sorumlu sialiltransferazlar arasındaki korelasyonu araştırmak ve ıslak laboratuvar çalışması için hedef molekülleri in silico yöntemlerle belirlemek amaçlanmıştır.
Bunun için, kanser Genom Atlası'ndan (TCGA) sağlanan ekspresyon verileri (50 normal doku, 371 Karaciğer Hepatoselüler Karsinomu primer tümör örneği) ve klinik bilgiler kullanılmıştır. Ekspresyon seviyeleri farklılık gösteren genleri bulmak için Diferansiyel Ekspresyon Analizi ve sonrasında bu genlerin ortak olarak paylaştıkları yolakları tespit etmek adına GSE analizi yapılmıştır. Prognostik genleri belirlemek için sağkalım analizi yapılmış ve son olarak da ağırlıklı korelasyon ağ analizi (WGCNA)'den yararlanılmıştır. 
Biyoinformatik analizler sonucunda, sialik asit biyosentez yolağında yer alan NANS geni ile sialiltransferaz gen ailesi üyelerinden ST6Gal1 (R= -0.33, p=7.1e-12), ST8Sia6 (R= -0.32, p=1.4e-11) genleri arasında negatif, ST6GalNAc4 (R=0.51, p<2.2e-16) geni arasında orta düzeyde pozitif korelasyon bulunmuştur. Ayrıca, ST6GalNAc3, ST6Gal1 ve ST8Sia6 genlerinin yüksek ekspresyonunun, ST6GalNAc4'ün ise düşük ekspresyonunun olumlu genel sağkalım ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir (p < 0.05). 
In silico yöntemlerle elde edilen bu bulgularun, ıslak laboratuvar çalışmaları için yol gösterici olması ve ilgili moleküllerin gelecekteki çalışmalarda tedaviye yönelik hedef moleküller olarak kullanılabilir olmaları hedeflenmektedir.

Abstract:
In today's world, cancer is one of the most prevalent and lethal diseases. In cancer treatment, early prognosis and response are crucial for the successful recovery of the patients. Thus, the recent researches have focused on identifying new prognosis targets for the early diagnosis of cancer. Liver Hepatocellular Carcinoma (LIHC) is the sixth most common type of cancer. Due to its lethality compared to other types of cancers, early diagnosis of LIHC carry more weight for its successful treatment. 
In liver carcinomas, as well as in other types of cancers, hypersialylation, the addition of sialic acids to cell surface glycans by sialyltransferases, is prevalently observed. It was suspected that the genes involved in sialic acid biosynthesis, with the differential expression of sialyltransferases, may be involved in cancer progression.  Therefore in this study; correlations between the expressions of NANS gene, which is responsible for creating phosphorylated sialic acid forms, and CMAS gene, which catalyzes the activation of sialic acids into cytidine-monophosphate diester, and the various sialyltransferases have been analyzed in silico, in order to understand their role in the progression of liver hepatocellular carcinoma. 
In order to be used in silico analyses, digital gene expression data of 50 normal and 371 Liver Hepatocellular Carcinoma tissue samples, as well as patients' clinical data were acquired via The Cancer Genome Atlas (TCGA). To identify the differentially expressed genes, differential expression analysis was performed on the digital gene expression data. Identified differentially expressed genes were used in Gene Set Enrichment Analysis to uncover the pathways that were activated or suppressed. Expression data, combined with the clinical data, was also used in survival analyses for the identification of prognostic genes. Finally, Weighted Gene Correlation Network Analysis (WGCNA) was performed to find the highly correlated genes.
Results of the in silico analyses show that, NANS gene is negatively correlated with sialyltransferases ST6Gal1 (R= -0.33, p=7.1e-12) and ST8Sia6 (R= -0.32, p=1.4e-11), while being positively correlated with ST6GalNAc4 (R=0.51, p<2.2e-16). In addition to this, elevated expression of ST6GalNAc3, ST6Gal1, and ST8Sia6, as well as decreased expression of ST6GalNAc4 was related to increased overall survival of the patients (p < 0.05). 
It is aimed that these findings obtained by in silico methods will be a guide for future in vitro studies and that the relevant molecules can be used as target molecules for therapeutic approaches.