Limb girdle kas distrofisi 2R (LGMD2R)'de mekanotransdüksiyonun rolünün araştırılması
Investigation of the role of mechanotransduction in Limb-girdle muscular dystrophy 2R (LGMD2R)
Yazar: ŞEYDA ÜNSAL
Danışman: PROF. DR. PERVİN RUKİYE DİNÇER
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Desmin = Desmin ; Kas distrofileri = Muscular dystrophies ; Kas-iskelet sistemi = Musculoskelatal system ; Laminler = Lamins

Özet:
LGMD2R (MIM 601419) geç başlangıçlı ve yavaş ilerleyen ultra-nadir bir hastalık olup desmin proteininin lamin B bağlanma domaininin bozulmasına neden olan bir splice site mutasyonu ile özdeşleşmiştir. Hücrelere gelen mekanik iletinin biyokimyasal sinyale dönüşme işlemine mekanotransdüksiyon denir. Bozulan mekanotransdüksiyon sinyalinin etkileri kas distrofileri de dâhil olmak üzere birçok hastalıkta gözlenmektedir. LGMD2R'de ortaya çıkan mekanotransdüksiyon hasarını göstermek için kontrol ve hastaya ait hücreler, Flexcell Tension System kullanılarak mekanik yükleme uygulanmıştır. Öncelikle MAPK yolağı incelenmiştir. ERK1/2 aktivitesinde ve ERK1/2 hedef genlerinde anlamlı bir fark gözlenmemiştir. Sadece mekanosensitif bir gen olan EGR1 ifadesinde hastada azalış olduğu görülmüştür. Devamında iskelet kası mekanotransdüksiyonunda kilit rolü olan YAP incelenmiştir. YAP stres koşullarında çekirdekte yerleştiğinden, kontrol iskelet kasında çekirdeklerinin %37,5'i YAP içerirken bunun LGMD2R'de %15,1'e düştüğü gösterilmiştir. Bununla birlikte statik durumda hastada p-YAP miktarında 1,5 kat artış gözlenmiştir. Hastada mekanik yüklemeden sonra ise hem p-YAP hem de t-YAP miktarında eş zamanlı azalış olduğu bulunmuştur. Ek olarak YAP tarafından kontrol edilen genlerin ifade düzeyleri araştırıldığında, hepsi hastada mekanik yükleme ile artarken kontrol ile karşılaştırıldığında CTGF ve C-MYC'de azalış olduğu, DIAPH1 ve MYL9'da ise değişim olmadığı gözlenmiştir. Özetle, hastada bazal seviyede YAP aktivitesinin düşmesi ile birlikte, hasta hücrelerinin mekanik yüklemeye yeterli düzeyde cevap veremediği gösterilmiştir. İlginç olarak ANKRD1 ve ANKRD2'nin S izoformunun ifadelerinde artış bulunmuştur. Bu artışın nedeninin LGMD2R'de bozulan mekanotransdüksiyon sinyaline karşılık gelişen koruyucu bir mekanizma olabileceği düşünülmektedir. Bu tez TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir (214S174).

Abstract:
Ultra-rare LGMD2R (MIM 601419) is a late onset disease with slow progression caused by a splice site mutation on desmin protein leading to interruption of laminB binding domain. Mechanotransduction is a process which cells use to sense and convert mechanical stimuli into biochemical signals. Defective mechanotransduction signal effects several disease pathogenesis including muscular dystrophies. To determine impaired mechanotransduction signaling due to loss of desmin-laminB interaction, mechanosensitive pathways and genes were investigated. In order to study the effect of loss of mechanosensitivity, control and patient cells were subjected to cyclic stretch (mechanical load) by using Flexcell Tension system. Firstly, MAPK pathway was investigated and no significant change was observed both in ERK1/2 and its downstream genes. Only EGR1 expression which is a mechanosensitive gene was found to be downregulated in LGMD2R. Secondly, YAP as key regulator of skeletal muscle mechanotransduction was investigated. Since YAP translocates to nucleus under stress conditions, it was found that 37.5% of myonuclei were YAP positive in control skeletal muscle tissue while in patient it is reduced to 15.1%. Furthermore, in resting state, patient's myotubes have 1,5 times higher p-YAP which is the inactive form. After application of cyclic stretch, the amount of p-YAP and t-YAP were declined simultaneously in the patient. Moreover, the expression levels of some YAP target genes were analyzed. They all responded to mechanical stretch by means of upregulation in the patient. However, when control and patient compared, CTGF and C-MYC expression was downregulated while DIAPH1 and MYL9 were not changed. Taken as a whole, the data suggested reduced basal YAP activity in the patient, reduced ability of LGMD2R cells to challenge mechanical load although patient cells were still able to respond to a mechanical load. Interestingly, ANKRD1 and S isoform of ANKRD2 were upregulated in the patient. Hence, elevation of ANKRD1 and S isoform of ANKRD2 may also reflects defense against loss of mechanosensitivity in LGMD2R. This thesis was funded by TÜBİTAK (214S174).