Peutz-jeghers sendromlu bireylerde saptanan mutasyonların in-silico analizi
In silico analysis of mutations detected in individuals with Peutz-Jeghers syndrome
Yazar: DUYGU UZUN ARDA
Danışman: PROF. DR. MESUT AKARSU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Gastroenteroloji = Gastroenterology ; İç Hastalıkları = Internal diseases

Özet:
Amaç: Peutz-Jeghers sendromu (PJS), gastrointestinal (Gİ) hamartamatöz polipler, mukokutanöz pigmentasyon, artmış kanser riski ile karakterize, Serin treonin kinaz 11 (STK11) genindeki germline mutasyonlara bağlı oluşan, otozomal dominant kalıtımlı, nadir bir hastalıktır. Bu çalışma ile PJS'li bireylerde genotip-fenotip ilişkisinin STK11 proteinin in- silico yapısı ile değerlendirilmesi amaçlanmıştır.

Method: Çalışmaya PJS tanısı ile takip edilen 11 hasta dahil edilmiştir. Bu 11 hastanın 4'ü aynı aileden ve aynı genetik mutasyonu taşıdığından toplamda 8 adet mutant STK11 proteini homoloji modellemesi yapılarak, fonksiyonel değişim belirlenerek ve moleküler dinamik simülasyon yapılarak in-silico olarak incelenmiştir.

Bulgular: 8 hastada yapılan değerlendirmede en çok katalitik bölgede kısmi kayıp ve proteinin c-terminal ucunda kısmi fonksiyon kaybı olduğu görülmüştür. STK11 proteini 5 hastada sitoplazmada stabil durumda değildir. Hastaların STK11 proteini genel olarak nötr yüklü olarak kalmıştır. Yapılan fonksiyonel analizlerde, biyolojik süreç olarak RNA splicing ve metabolik süreçte oluşan aksamaların, moleküler fonksiyon olarak katalitik aktivite ve nükleotid-nükleik asid bağlanmasında ki aksamaların, hücresel bileşen olarak da mitokondri, hücre çekirdeği ve hücre membranındaki bozuklukların displastik polip gelişimine yol açtığı görülmüştür. Malignite gelişen hastalarda malignite gelişimine ise sırayla biyolojik olarak metabolik sürecin düzenlenmesinin, moleküler olarak en çok nükleik asid bağlanmasının, hücresel bileşen olarak ise nükleolus ve membran yapısında görev alan proteinde mutasyon gelişmesin yol açtığı bulunmuştur.

Sonuç: Bu çalışma ülkemizde yapılmış PJS Sendromu ile ilişkili in-silico analizin yapıldığı ilk olgu serisidir. Hastalığın nadir görülmesi nedeniyle, bugüne kadar bir-iki hastanın analizinin yapıldığı birkaç çalışma mevcuttur. Çalışmamız PJS'de hasta sayısının fazlalığı (sekiz hasta) ve geniş in-silico analiz yöntemlerinin kullanıldığı ilk çalışmadır. İn- silico çalışmalar arttıkça STK11 varyantlarının genotip-fenotip ilişkisi daha iyi anlaşılacak, risk sınıflandırılması, hedefli kanser taraması yoluyla PJS hastaları ve aileleri için kişiselleştirilmiş tedavi ve takip yaklaşımları mümkün olabilecektir.

Anahtar kelimeler: PJS, in-silico analiz, genotip-fenotip ilişkisi

Abstract:
Objective: Peutz-Jeghers syndrome (PJS) is a rare autosomal dominantly inherited disease characterized by gastrointestinal hamartamatous polyps, mucocutaneous pigmentation, and increased cancer risk due to germline mutations in the Serine treonin kinase (STK11) gene. The aim of this study was to evaluate the genotype- phenotype relationship in individuals with PJS by in slico structure of STK11 protein.

Method: Eleven patients with PJS were included in the study. Since 4 of these 11 patients were from the same family and carried the same genetic mutation, a total of 8 mutant STK11 proteins were examined in-silico by homology modeling, functional alteration determination and molecular dynamic simulation.

Results: Partial loss of the catalytic region and partial loss of function at the c-terminal end of the protein were observed in 8 patients. STK11 protein was not stable in the cytoplasm in 5 patients. STK11 protein of the patients generally remained neutral charged. Functional analyses showed that disruptions in RNA splicing and metabolic processes as biological processes, disruptions in catalytic activity and nucleotide-nucleic acid binding as molecular functions, and defects in mitochondria, cell nucleus and cell membrane as cellular components led to the development of dysplastic polyps. In patients who developed malignancy, the development of malignancy was found to be caused biologically by the regulation of metabolic process, molecularly by nucleic acid binding, and cellularly by mutations in the protein involved in the nucleolus and membrane structure..

Conclusion: This is the first case series of in-silico analysis of PJS syndrome in Turkey. Due to the rarity of the disease, there are only a few studies in which one or two patients have been analyzed so far. Our study is the first study in PJS with a large number of patients (eight patients) and extensive use of in-silico analysis methods. As in-silico studies increase, the genotype-phenotype relationship of STK11 variants will be better understood and personalized treatment and follow-up approaches will be possible for PJS patients and their families through risk stratification and targeted cancer screening.

Keywords: PJS, in-silico analysis, genotype-phenotype association