Prostat kanserinde NKX3.1 transkripsiyon faktörünün DNA hasarı üzerine etki mekanizmasının araştırılması
Investigating the effects of NKX3.1 transcription factor on DNA damage in prostate cancer
Yazar: BURCU ERBAYKENT
Danışman: DOÇ. DR. KEMAL SAMİ KORKMAZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Biyoloji = Biology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine

Özet:
Prostat kanseri gelişen ülkelerde yüksek insidansıyla önemli bir kanser türünü temsil etmektedir. Serumdaki Prostat Spesifik Antijen (PSA) düzeyi ile erken teşhis, cerrahi müdahale ve radyasyon terapisi ölüm oranını önemli ölçüde azaltmaktadır. Bununla birlikte teşhisi ile ilgili yeterince biyomarkörün tanımlanmamış olması erken tanı ve tedaviyi zorlaştırmaktadır. Ayrıca PSA seviyesinin de birçok olguda hatalı pozitif veya hatalı negatif sonuç verdiği bilinmektedir. Bu nedenle prostat kanseri gelişiminin moleküler biyolojisinin anlaşılması, daha iyi müdahale stratejilerinin geliştirilebilmesi amacıyla bu hastalığın tümörleşme potansiyelinin ileri düzeyde açıklanabilmesi için zorunlu hale gelmiştir.NKX3.1 androjen ile regüle edilen bir homeobox genidir. Prostat gelişiminde erken eksprese edilen bir transkripsiyon faktörü olarak prostat epitelinin farklılaşmasında önemli bir rol oynadığına inanılmaktadır. NKX3.1 ekspresyonu prostat ve testise özgüldür. NKX3.1, insan prostat kanserlerinin yaklaşık % 80' inde kaybedilen 8p21VIkromozomal bölgesinde haritalanmıştır. NKX3.1 ekspresyonunun kaybedilmesi prostat tümör oluşumunda genellikle erken bir olay olduğu için NKX3.1, bir tümör baskılayıcı gen olarak görülmektedir. NKX3.1' in fonksiyonel özellikleri henüz karakterize edilememiş olsa bile prostat kanseri oluşumuna ve gelişimine katkısını belirleyebilmek amacıyla NKX3.1 ekspresyonu ve fonksiyonu üzerinde yoğun bir şekilde çalışılmaktadır.Bu çalışmanın amacını temel olarak, prostat kanserinin gelişiminde önemli olduğu düşünülen NKX3.1 transkripsiyon faktörünün moleküler etkileşimlerin anlaşılması ve regüle etmekte olduğu genlerin belirlenebilmesi oluşturmaktadır. Bu doğrultuda NKX3.1' in bir transkripsiyon faktörü olarak bazı genleri transkripsiyonel seviyede değiştirerek DNA hasarına yanıt veren tamir yolaklarını etkileyip etkilemediği veya tamiri gerçekleştirecek olan kompleksler içerisinde yer alıp almadığı sorgulanmaya çalışılmıştır.Bu çalışmada immünopresipitasyon denemesi kullanılarak NKX3.1 ile androjen reseptörü (AR) ve HOXB13 arasında doğrudan bir etkileşim olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte bu etkileşimlerin fonksiyonel öneminin araştırılması için daha ileri düzeyde çalışmalar yapılmasına gerek vardır.Ayrıca RT-PCR analizleri ile ya sentetik androjen (R1881) varlığıyla uyarılan LNCaP hücrelerinde ya da HisMax-NKX3.1 transfeksiyonu yoluyla NKX3.1' i yüksek bir seviyede eksprese eden DU145 hücrelerinde bazı apoptoz, hücre döngüsü ve DNA hasarı genlerinin ekspresyon profillerindeki değişiklikler çalışılmıştır. RT-PCRVIIanalizleri sonucunda bazı DNA hasarı onarım genlerinin ekspresyon seviyelerinin değiştiğinin gözlenmesi ve Bowen ve ark. ları (2007) tarafından NKX3.1 proteininin topoizomeraz I ile etkileştiğinin ortaya konulması, NKX3.1' in DNA hasarı üzerine olan etkisine yoğunlaşılmasına yol açmıştır. Bu ilişkinin araştırılması için topoizomeraz inhibitörlerinin etkinliği esnasında DNA hasarı markörü olarak bilinen H2AX fosforilasyonuna bakılmış ve NKX3.1 artmış-ekspresyonunun DNA hasarına yanıt olarak ?-H2AX sinyali ile ters orantılı olduğu saptanmıştır.Tüm bu veriler NKX3.1 transkripsiyon faktörünün topoizomeraz inhibisyonu ilişkili DNA hasarına yanıt olarak çift zincir kırığı tamir yolaklarında önemli bir rolü olduğunu göstermekte ancak NKX3.1' in fonksiyonel ilişkisinin ve hasar tamir yolaklarının daha iyi aydınlatılabilmesi için daha fazla deneysel çalışmalara gereksinim duyulmaktadır.

Abstract:
Prostate cancer is an important cancer type with its high incidence rate in developing countries. Early detection through serum testing of prostate spesific antigen (PSA), surgical intervention and radiation therapy have significantly reduced the rate of the fatality. However early detection and treatment of prostate cancer is still difficult for its diagnosis because there is still inadequate biomarkers. Also PSA levels may give false negative and false positive results in most of the cases. Therefore, it is necessary to understand the molecular biology of prostate cancer progression for advance elucidating the malignant potantial of prostate cancer to develop better strategies of intervention.NKX3.1 is an androgen regulated homeobox gene. NKX3.1 is believed to play an important role in the differentiation of prostatic epithelia as a transcription factor that is expressed early in development of the prostate gland. Expression of NKX3.1 is spesific to prostate gland and testis. NKX3.1 has been mapped to human chromosome 8p21 whichIXis the region deleted in approximately 80 % of human prostate cancers. NKX3.1 is implicated as a prostate tumor suppressor gene due to its loss of expression is often an early event in prostate tumorigenesis. Functional properties of NKX3.1 are yet to be characterized though there is an intense efforts for NKX3.1 expression and function to determine its effects on prostate cancer initiation and progression.The purpose of this study is to answer fundemantal understanding of the molecular interactions of NKX3.1 that is thought to be important in prostate cancer progression and to assigning the genes that are regulated by NKX3.1. For this reason we tried to assess whether NKX3.1, as a transcription factor, effect the repair pathways by altering some of the genes at transcriptional level or existing in repair complex in response to DNA damage.By using immunoprecipitation assay a direct interaction between NKX3.1 with AR and HOXB13 is observed in this study. Besides, it is suggested that carrying out more studies to better understand the functional consequences of the interactions is neccessary.We also have studied the alterations of the expression profile of apoptosis, cell cycle and DNA damage genes by RT-PCR experiments either in induced LNCaP cells with synthetic androjen (R1881) or in DU-145 cells which over-expressed NKX3.1 by the transfection with HisMax-NKX3.1. The observed expression changes of DNA damage repair genes from RT-PCR experiments and the data reported in the studies of Bowen et.al. (2007) which is the protein NKX3.1 interacts with topoisomarase I, lead us to focus on the effect of the NKX3.1 onXDNA damage. In order to investigate this relation we looked at H2AX phosphorylation which is a known DNA damage marker during the course of topoisomerase inhibitors and we found that NKX3.1 over-expression is inversely correlated with H2AX phosphorylation as a response to DNA damage.Together these data suggest that NKX3.1 transcription factor has an important role in the double strand break repair pathways as a response to topoisomerase inhibition related DNA damage but it is neccessary to carry out more experimental studies to better elucidate functional relation with NKX3.1 and the damage repair pathways.