Schizosaccharomyces pombe SPBC17A3.05c geninin katlanmamış protein yanıtındaki rolü
The role of the schizosaccharomyces pombe SPBC17A3.05c gene in the unfolded protein response
Yazar: UMUT KARATEKİN
Danışman: PROF. DR. BEDİA PALABIYIK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoteknoloji ve Genetik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Endoplazmik retikulum (ER) salgı ve membran proteinlerinin sentezi, modifikasyonu ve
katlanması gibi protein homeostazı için son derece önemli görevleri yerine getiren ve ökaryotik
hücrelerde membrana bağlı olarak bulunan en büyük organeldir. ER membranındaki
ribozomlarda sentezlenen proteinler ER lümeninde oligosakkaritlerin eklenmesi ve disülfit
bağlarının oluşması gibi modifikasyonlara uğrayarak katlanırlar. Proteinlerde meydana gelen
modifikasyonlar ve proteinin doğru bir şekilde katlanması proteinin hedef bölgeye
taşınabilmesi ve proteinin işlevini yerine getirebilmesi bakımından oldukça önemlidir. Çeşitli
çevresel ve fizyolojik koşullar ya da Tunikamisin (Tn) gibi ajanlar ER'de katlanmamış ya da
yanlış katlanmış proteinlerin birikmesine sebep olarak ER'deki protein yükü ile ER'nin protein
katlama kapasitesi arasında dengesizlik oluşmasına yol açar ve bu durum ER stresi olarak
adlandırılır. ER'de meydana gelen stres neticesinde korunmuş bir sinyal yolağı olan
katlanmamış protein yanıtı ("Unfolded protein response" – UPR) aktive edilir. UPR,
transkripsiyon ve translasyonun baskılanması, katlanmamış ya da yanlış katlanmış proteinlerin
yıkılması, protein katlanmasında görevli enzimlerin ve şaperonların miktarının artırılması ile
ER ve protein homeostazını yeniden sağlamaya çalışır.
Şaperonlar protein yapısında olup, diğer proteinlerin doğal konformasyonlarının oluşmasında
ve protein homeostazının korunmasında rol oynamaktadırlar. Şaperonlar hücre içerisinde proteinlerin doğru ve verimli bir şekilde katlanabilmesi için koruyucu bir ortam sağlamaktadır.
Bir ısı şoku proteini olan Hsp70 ("Heat shock protein" – Hsp) şaperonu, ko-şaperonları ile
birlikte yeni sentezlenen polipeptitlerin katlanmasında, yanlış katlanmış proteinlerin yeniden
katlanmasında veya parçalanmasında, protein komplekslerinin oluşmasında ve birikmiş olan
protein kümelerinin dağıtılmasında görev almaktadır. Yapılan bu çalışma kapsamında
Schizosaccharomyces pombe'de (S. pombe) Hsp70'in ko-şaperonu olarak bilinen
SPBC17A3.05c gen ürününün katlanmamış protein yanıtı üzerine olan etkileri incelendi. Bu
amaçla SPBC17A3.05c geninin S. pombe ED666 ve SPBC17A3.05c∆ ırklarına
transformasyonu yapıldı. Elde edilen rekombinant ve konak olarak kullanılan S. Pombe
ırklarına ER stres ajanı olarak bilinen TN uygulanarak ER stresinin hücresel düzeydeki etkileri
incelendi. SPBC17A3.05c geninin ER stresi ve protein katlanması sürecindeki etkilerinin
incelenebilmesi için konak olarak kullanılan ırklar ile rekombinant ırklarda proteozomal
aktivite ve hücre içi oksidasyon düzeyi belirlendi. Ayrıca konak olarak kullanılan ED666 ve
SPBC17A3.05c∆ ırklarında mitokondriyal membran potansiyelindeki değişim incelendi ve
hücrelerdeki canlılık ve apoptoz miktarı belirlendi.

Abstract:
The endoplasmic reticulum (ER) is the largest membrane-bound organelle in eukaryotic cells
that performs crucial functions for protein homeostasis such as synthesis, modification and
folding of secretory and membrane proteins. Proteins synthesised in ribosomes in the ER
membrane are folded in the ER lumen by undergoing modifications such as the addition of
oligosaccharides and the formation of disulfide bonds. The modifications occurring in proteins
and the correct folding of the protein are very important for the protein to be transported to the
target site and for the protein to fulfil its function. Various environmental and physiological
conditions or agents such as Tunicamycin (Tn) cause the accumulation of unfolded or misfolded
proteins in the ER, leading to an imbalance between the protein load in the ER and the protein
folding capacity of the ER and this situation is called ER stress. ER stress activates the unfolded
protein response ("UPR"), a conserved signalling pathway. The UPR attempts to restore ER
and protein homeostasis by suppressing transcription and translation, degrading unfolded or
misfolded proteins, and increasing the amount of enzymes and chaperones involved in protein
folding.
Chaperones are proteins and play a role in the formation of the natural conformation of other
proteins and the maintenance of protein homeostasis. Chaperones provide a protective environment for the correct and efficient folding of proteins in the cell. The chaperone Hsp70
("Heat shock protein" - Hsp), a heat shock protein, together with its co-chaperones, is involved
in the folding of newly synthesised polypeptides, the refolding or degradation of misfolded
proteins, the formation of protein complexes and the distribution of accumulated protein
aggregates. In this study, the effects of SPBC17A3.05c gene product, known as the co-
chaperone of Hsp70 in Schizosaccharomyces pombe (S. pombe), on the unfolded protein
response were investigated. For this purpose, SPBC17A3.05c gene was transformed into S.
pombe ED666 and SPBC17A3.05c∆ strains. The recombinant and host S. pombe strains were
treated with TN, known as ER stress agent, and the effects of ER stress at cellular level were
analysed. In order to examine the effects of SPBC17A3.05c gene on ER stress and protein
folding process, proteasomal activity and intracellular oxidation level were determined in host
and recombinant strains. In addition, the change in mitochondrial membrane potential in ED666
and SPBC17A3.05c∆ strains used as host was analysed and the amount of viability and
apoptosis in the cells was determined.