Amiloid beta 1-42'nin bir transkripsiyon faktörü olarak mitokondrial DNA tarafından kodlanan genlerin ekspresyonu üzerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of amyloid beta 1-42 as A transcription factor on the expression of genes encoded by mitochondrial DNA
Yazar: ZUHAL YURTTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ERDİNÇ DURSUN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Amiloid = Amyloid ; Amiloid beta protein = Amyloid beta protein ; Gen ifadesi = Gene expression ; Mitokondriler = Mitochondria ; Transkripsiyon faktörleri = Transcription factors

Özet:
Mitokondriyal fonksiyon bozuklukları Alzheimer Hastalığının (AH) erken ortaya çıkan özelliklerden biri olarak kabul edilmektedir. AH patolojisinin major peptidi Aβ1-42'nin mitokondride lokalizasyonu/birikimi gösterilmiştir. Ancak Aβ1-42'nin mitokondrideki görevleri hakkındaki bilgilerimiz oldukça sınırlıdır. AH'deki mitokondriyal bozuklukların; enzimlerin inhibisyonuyla sınırlı olmayıp, mitokondriyal DNA(mtDNA)'dan kodlanan genlerin ekspresyon değişimlerini de içerdiği belirtilmektedir. AH hastalarında kontrol grubuna göre mitokondriyal gen ekspresyonunun değiştiği bildirilmiştir. Öte yandan Aβ1-42'nin nukleusta lokalizasyonu, nükleer DNA'dan kodlanan bazı genlerin protmotor bölgelerine bağlanıp gen ekspresyonunu etkilediği önceki çalışmalarımızdan ve literatürden elde ettiğimiz bilgilerle kanıtlanmıştır. Mitokondriyal transkripsiyonun temel bileşeni mitokondriyal transkripsiyon faktörü A (TFAM), mtDNA'nın paketlenmesinde ve replikasyonunda rol oynamaktadır. TFAM'ın AH ilişkisi hakkındaki bilgilerimiz yetersiz olup Aβ1-42'nin TFAM'ın fonksiyonları üzerinde etkisi olabilir. Bu bilgilerden yola çıkarak Aβ1-42'nin, direkt mtDNA'ya bağlanarak veya TFAM'ın mtDNA'ya bağlanma kapasitesini değiştirerek mitokondriyal gen ekspresyonunun düzenlenmesine etki edebileceğini düşündük. Çalışmamızda öncelikle SH-SY5Y hücrelerinde endojen Aβ1-42'nin mitokondrideki lokalizasyonu mitokondri boyaması ve Aβ1-42'nin immünfloresan işaretlemesiyle tespit edilmiştir. Aβ1-42-mtDNA kolokalizasyonu mtDNA'yı etiketleyen BrdU (5-bromo-2′-deoxyuridine) tekniği ve Aβ1-42'nin immünfloresan işaretlemesiyle gösterilmişir. Aβ1-42'nin mtDNA'ya bağlanıp bağlanmadığı ve TFAM'ın mtDNA'ya bağlanma kapasitesini nasıl etkilediği; kontrol ile iki farklı dozda Aβ1-42 uygulaması yapılmış hücrelerde Aβ1-42 ve TFAM antikorlarıyla gerçekleştirilen kromatin immünopresipitasyon (ChIP) deneyleri ile araştırılmıştır. Saflaştırılan DNA parçaları mtDNA Dicplacement Loop (D-loop) özgü-primerlerle qPCR ile analiz edilmiştir. Sonuçlarımız Aβ1-42'nin mtDNA D-loop bölgesine bağlanamadığını göstermiştir. 0,1µM Aβ1-42 uygulamasında TFAM'ın mtDNA bağlanma sinyalinin D-loop genelinde diğer gruplara göre düştüğü; 5µM Aβ1-42 uygulamasında TFAM bağlanma sinyalinin yalnızca iki bölgede diğer gruplara göre arttığı saptanmıştır. Çalışmamız, Aβ1-42'nin TFAM'ın mtDNA'ya bağlanma kapasitesini değiştirdiğini gösteren ilk çalışmadır.

Abstract:
Mitochondrial dysfunction is considered one of the early emerging features of Alzheimer's Disease(AD). The accumulation of the amyloid beta1-42(Aβ1-42) in the mitochondria has been shown. However, our knowledge about the roles of Aβ1-42 in mitochondria is very limited. Mitochondrial disorders in AD includes the expression changes of genes encoded from mitochondrial DNA(mtDNA). Moreover, it has been proven that Aβ1-42 can localize in the nucleus, bind to promoter regions of some genes and affect their expression. Mitochondrial transcription factor A(TFAM),plays a role in packaging and replication of mtDNA. Our knowledge about the relation between TFAM and AH is insufficient. So, we thought that Aβ1-42 could affect the regulation of mitochondrial gene expression by directly binding to mtDNA or by changing the binding capacity of TFAM to mtDNA. In our study, the localization of endogenous Aβ1-42 in the mitochondria in SH-SY5Y cells was determined by mitochondrial staining and immunofluorescence labeling of Aβ1-42. We demonstrated the colocalization of the endogenous Aβ1-42 with mtDNA by the immunofluorescence-based BrdU(5-bromo-2′-deoxyuridine) assay. To investigate Aβ1-42-mtDNA intereaction and effects of Aβ1-42 on TFAM-mtDNA binding capacity; we performed chromatin immunoprecipitation(ChIP) assay from SH-SY5Y cells treated with two different doses of Aβ1-42. Elueted DNA fragments were analyzed with qPCR by mtDNA-Dicplacement Loop(D-loop) specific-primers. Our results showed that Aβ1-42 couldn't bind to the mtDNA-D-loop region. We demonstrated that in 0,1µM-Aβ1-42 treatment, mtDNA binding signal of TFAM decreased trough the D-loop region.In 5µM-Aβ1-42 treatment, we showed that TFAM binding signal increased in only two regions on D-loop region. Our study is the first study to show that Aβ1-42 alters TFAM's binding capacity to mtDNA