Spinal musküler atrofide (SMA) bazı genlerin, tek nükleotid polimorfizmlerinin (SNP) in silico olarak araştırılması
In silico investigation of single nucleotide polymorphisms (SNPs)of some genes in spinal muscular atrophy
Yazar: HALİL İBRAHİM KORKULMUŞ
Danışman: PROF. DR. MUHSİN KONUK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA KAMAN
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Spinal Musküler Atrofi (SMA) hastalığının, hayatta kalma motor nöronlarından olan SMN (Survival Motor Nöron) proteininin eksilmesi ile karakterize nöromüsküler bir bozukluk olduğu bilinmektedir. Motor nörondaki dejenerasyon, kaslarda zayıflama ve ilerleyen evrede felç ile kendini gösteren, oldukça hızlı bir biçimde bebeklik ve erken çocukluk döneminde ölümle sonuçlanabilen, Otozomal resesif geçiş gösteren pediatrik nörolojik bozukluk olduğu yapılan çalışmalar ile gösterilmiştir.
Bu araştırmada SMA hastalığı ile ilişkilendirilen SMN gen ailesi üzerinden dolayı olarak spinal musküler atrofide etki eden genlerden olan POP7 ve GEMIN6 genlerinde bulunan yanlış anlamlı (missense) SNP'lerin protein yapısı ve stabilizasyonu üzerindeki etkilerinin in silico yöntem kullanılarak belirlenmesini amaçlanmıştır. POP7 ve GEMIN6 genine ait toplam SNP ve missense SNP bilgilerine NCBI dbSNP veri tabanından ulaşılmıştır. Zararlı olduğu düşünülen tek nükleotid polimorfizmlerin tespiti için SIFT, PolyPhen-2, PHD-SNP, Meta-SNP, PROVEAN, SNPs&GO, SNAP2 yazılım araçlarından yararlanılırken, protein stabilizasyonunda ki değişimlerin tespiti için I-Mutant ve MUpro yazılım araçları kullanılmıştır. Yabanıl ve mutant tip proteinlerin üç boyutlu olan modellemelerinin yapılabilmesi için Project HOPE yazılım aracından faydalanılmıştır. GeneMANIA ile belirlediğimiz genlerden gen-gen etkileşimlerine bakılmıştır. STRING yazılımı ile protein-protein etkileşimleri hakkında veri sağlanmıştır. ConSurf çevrim içi yazılım aracı bir amino asidin makro moleküllerindeki evrimsel korunma derecesini tahmin etmede kullanılan in silico bir araç olarak veri sağlamıştır. Missense SNP'lerden zarar verici etkiye sahip olanların belirlenebilmesi için SIFT, PolyPhen-2 (Hum-Var ve Hum-Div), PHD-SNP, Meta-SNP, PROVEAN, SNPs&GO, SNAP2 olmak üzere tarama yapılan 7 programdan 8 sonuç  (PolyPhen-2 Hum-Var ve PolyPhen-2 Hum-Div)  elde edilmiş olup bu sonuçlardan 7 ve üzeri ortak zarar verici olanlar stabilizasyon ve modelleme aşamasına dahil edilmiştir. Sonuç olarak POP7 geni için toplam 1671 SNP'nin 147 tanesinin missense SNP olduğu bilgisine ulaşılmıştır. Fonksiyonel analizler için taranmış olan programlar sonucu ortak zarar verici olan 10 adet missense SNP çevrim içi yazılım araçları ile belirlenmiştir. GEMIN6 için 4522 SNP içerisinden 217 tanesinin missense SNP olduğu bilgisine ulaşılmıştır. Fonksiyonel analizler için taranmış olan programlardan ortak zarar verici olan 35 adet missense SNP çevrim içi yazılım araçları ile belirlenmiştir.
Bu çalışma in silico araştırmalar sonucu SMA hastalığında POP7 ve GEMIN6 genlerinde yer alan tek nükleotid polimorfizmlerinin protein yapısındaki zararlı etkisi üzerine veri sağlamaktadır. Araştırma ilerde yapılabilecek genotipleme çalışmalarında ve bunun yanı sıra SNP seçiminde ve deney tasarlamalarında kullanılabilmekle birlikte aynı zamanda ileride yapılacak SMA hastalığıyla ilgili çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
It is known that Spinal Muscular Atrophy (SMA) is a neuromuscular disorder characterized by the depletion of the SMN (Survival Motor Neuron) protein, which we call survival motor neuron. Studies have shown that it is an autosomal recessive pediatric neurologic disorder that manifests itself with motor neuron degeneration, weakening of the muscles and paralysis in the progressive stage, which can result in death in infancy and early childhood.
In this study, it was aimed to determine the effects of the missense SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) found in the POP7 and GEMIN6 genes associated with SMA disease, on the protein structure and stabilization by using in Silico method. SIFT, PolyPhen-2, PHD-SNP, MetaSNP, PROVEAN, SNPs & GO and SNAP2 software tools were used to determine single nucleotide polymorphisms that were considered harmful, while I-Mutant and MuPRO software tools were used to determine changes in protein stabilization, as well as Project HOPE software tools to perform three-dimensional modeling of wild and Mutant type proteins. Links Dec GeneMANIA and disease-related genes have been identified. Data on Protein-Protein interactions were provided with String software. The CONSURF online software tool has provided us with data as an in silico tool used to estimate the degree of evolutionary conservation of an amino acid in its macromolecules. When we looked at the result analysis, it was found that 147 of the 1671 SNPs for the POP7 gene were missense SNPs with information obtained from the NCBI dbSNP database. At the same time, it was determined that 10 SNPs in the POP7 gene were harmful from the programs looked at, while 6 of the 7 programs were found to be common pests for the POP7 gene. In addition, 217 of the 4522 SNPs for GEMIN6 were shown to be missense SNP by the information taken from the NCBI dbSNP database, and 35 common pests for the GEMIN6 gene were detected by online programs and SNP determination was determined by Silico methods.
The in silico analyses performed in this study provide data on Single nucleotide polymorphisms in the POP7 and GEMIN6 genes associated with Spinal Muscular Atrophy disease, which may have a detrimental effect on protein structure, and Single nucleotide polymorphisms. It is believed that this research will be used in genotyping studies that can be carried out in the future, as well as in SNP selection and experiment design, as well as contribute to future studies on SMA disease.