SIK2'nin ER stresine bağlı muhtemel ER yerleşik substratlarının araştırılması
Investigation of ER-stress-dependent possible SIK2 substrates localized on endoplasmic reticulum
Yazar: BETSİ KÖSE
Danışman: DOÇ. DR. FERRUH ÖZCAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics

Özet:
Endoplazmik retikulum (ER) salgı ve membran proteinlerinin sentezi için özelleşmişdir, ayrıca lipid ve kolestrol sentezi ile kalsiyum homeostazında da kritik bir rol oynamaktadır. ER'nin sentez, katlanma ve salgı gibi temel fonksiyonlarında bir aksama meydana geldiğinde ER stres tetiklenmektedir. ER homeostazisinin bozulması uyarlanabilir bir hücre cevabı olan Katlanmamış Protein Cevabı (UPR)'nı tetiklemektedir. UPR 3 farklı transmembran protein olan IRE1, PERK ve ATF6
yardımıyla ER homeostazisini yeniden düzenleyebilmektedir. Normal fizyolojik durumlarda, 3 sensör protein de lümenal kısımda BiP ile bağlı bir şekilde inaktif halde bulunmaktadır. ER lümeninde katlanmamış proteinlerin birikimi ile hidrofobik rezidülerin konsantrasyonu artmaktadır ve UPR sensörleri ile bu rezidüler arasında BiP'e bağlanmak için yarış başlamaktadır. Böylece IRE1 ve PERK oligomerizasyon yolu ile ATF6 ise golgiye taşınarak aktif hale geçmektedir. ER stresine cevap olarak
PERK ve IRE1 katlanma kapasitesini arttırıp, ER şaperon ve foldazlarını upregüle etmekte ve ER ribozomuna düşük sentez yükü sağlamaktadır. Stres durumunda UPR'nin başarısız olması sonucu mitokondriyel apoptotik yolak aktive olmaktadır. Bir AMPK benzeri kinaz olan SIK2; hücresel metabolizma, kanser, nöronal hayatta kalma, inflamasyon, adipogenez ve mitozun başlaması gibi biyolojik süreçlerin düzenlenmesinde rol oynamaktadır. Son çalışmalarda; SIK2'nin ERAD (ER ilişkili
protein yıkımı) ve otofajinin kontrolüyle de ilşkili olduğu, bunu p97/ VCP'nin ve henüz tespit edilememiş efektör moleküllerin aktivitelerinin upregülasyonu ile sağladığı gösterilmiştir. Bu yeni sonuçları temel alarak, ER stres altında SIK2'nin özgün veya tahmin edilebilir fonksiyonları ile bağlantılı muhtemel ER yerleşik substratların ve ER subproteomunda meydana gelen geçici değişimlerin incelenmesi için 2D SDS PAGE temelli bir tarama prosedürü başlatılmıştır.

Abstract:
Endoplasmic Reticulum, a specialized compartment for the synthesis of
secretory and membrane proteins, play critical roles in lipid and cholesterol synthesis
and calsium homeostasis. ER stress is induced when its major biological functions
including synthesis, folding and secretory functions are impeded. Abrogation of ER
homeostatis triggers an adaptive cellular response so called unfolded protein
response (UPR) through the three transmembran sensor proteins IRE-1, PERK, and
ATF-6 to restore ER homeostasis. At normal physiologic conditions all three sensor
proteins stay in their dormant inactive state by having BiP bound to their luminal
domains. Accumulation of unfolded proteins in ER lumen increases local
concentration of hydrophobic residues competing out the UPR sensors for BiP
binding which in turn leads to activation of IRE1 and Protein kinase RNA-like ER
kinase PERK by assuming their oligomerization states and ATF-6 by its deployment
to Golgi. In response ER stress PERK and IRE1 ensures marginally low synthetic
load on ER ribosome while increasing the folding capacity and accuracy by
upregulating ER chaperons and foldases, respectively. The failure of the UPR
system to adapt stress conditions inherently activates mitochondrial apoptotic pathway. An AMPK like kinase SIK2 is involved in the regulation of various biological processes including cellular metabolism, cancer, neuronal survival, inflammation, adipogenesis, and initiation of mitosis. In addition SIK2 has been recently implicated in the control of ER associated protein degredation ERAD and autophagy by upregulating the activitiy of VCP/p97 and an unknown effector molecule which is yet to be identified respectively. Based on these new findings we initiated a 2-D SDS-PAGE based screening procedure for unrevaealing the possible ER localized substrates and probing the transient alteration in ER subproteom related to novel and the predicted functions of SIK2 under ER stress conditions.