Kemik Paget hastalığı ve frontotemporal demans ile gözlenen inklüzyon cisimcik miyopati hastalığında görülen mutasyonların Endoplazmik Retikulum ilişkili protein yıkım mekanizması (ERİY) üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effect of mutations causing inclusion body myopathy with Paget's disease of bone and frontotemporal dementia on Endoplasmic Reticulum-associated degradation (ERAD)
Yazar: AHMET UYGAR ÖRS
Danışman: YRD. DOÇ. DR. PETEK BALLAR
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Endoplazmik retikulum = Endoplasmic reticulum ; Frontotemporal demans = Frontotemporal demantia ; Genler = Genes ; Kemik hastalıkları = Bone diseases ; Kromozomlar = Chromosomes ; Miyopati = Myopathy ; Mutasyon = Mutation

Özet:
Bu çalışmada, IBMPFD hastalığı ile ilişkilendirilen 11 farklı VCP mutasyonlarının ERİY mekanizması üzerine etkileri incelendi. Ayrıca VCP'deki bu mutasyonların, VCP'nin Ufd1 ve Npl4 ile etkileşmesinde bir değişikliğe neden olup olmadığı araştırıldı.Bu amaçla, bugüne kadar IBMPFD ile ilişkilendirilen 11 farklı VCP mutantı yönlendirilmiş mutajenez ile elde edildi. ERİY substratı eksprese eden 293 HEK hücrelerine IBMPFD'li mutantlar, yabanıl VCP ve ATPaz inaktif mutant VCP-QQ ile birlikte transfeksiyonu yapıldı. Ardından immünoblot yöntemi ile ERİY üzerindeki etkilerine bakıldı. Çalışmada ERİY substratları olarak CD3?, CFTR?F508 ve Tirozinaz C89R kullanıldı. VCP'nin Ufd1 ve Npl4 ile etkileşmelerine, Npl4-Ufd1 eksprese eden 293 HEK hücrelerine IBMPFD'li mutantların transfeksiyonunun ardından VCP'nin immünopresipitasyon yöntemi ile çöktürülmüş ve immünoblot analizi yapılmıştır.Yapılan çalışmalar sonucunda, IBMPFD ile ilişkilendirilen mutasyonların sadece VCP'nin N bölgesinde lokalize olan R93C, R95C, P137L, R155C, R155S, G157 ve R159C mutasyonlarının ERİY substratlarında belirgin birikime neden olduğu görüldü. İmmünopresipitasyon sonuçlarına göre mutantlardan sadece P137L'nin hem Ufd1 hem de Npl4 ile etkileşemediği görüldü. Ayrıca bu çalışma ile P137L-VCP dışındaki tüm IBMPFD ilişkili VCP mutantların Ufd1-Npl4 kompleksi ile yabanıl tip VCP'ye göre daha fazla etkileştiği bulunmuştur. Çalışmada elde edilen sonuçlara dayanarak VCP'nin N bölgesinde yer alan 137. konumunda bulunan prolin aminoasitinin ya da 137. aminoasit çevresindeki bir bölgenin Ufd1-Npl4 ile etkileşmesinde işlevi olduğunu düşünmekteyiz.Bu sonuçlara göre VCP'nin sadece kofaktör etkileşiminde önemli olan N bölgesinde bulunan mutasyonları, ERİY üzerinde belirgin bir işlev bozukluğuna neden olmaktadır. Gelecekte yapılacak çalışmalarla N bölgesindeki mutasyonların ERİY mekanizması üzerindeki etkilerinin moleküler ayrıntıları incelenecek ve P137L mutant VCP'nin Ufd1-Npl4 ile etkileşmesini nasıl inhibe ettiği araştırılacaktır.

Abstract:
In this study, the effect of all reported IBMPFD-associated VCP mutations on ERAD pathway was investigated. Furthermore, the hypothesis that these VCP mutations cause an imbalance in VCP-Ufd1-Npl4 complex was analyzed.To test the hypothesis, 11 IBMPFD-associated VCP mutations were generated using site-directed mutagenesis. VCP mutants, wt-VCP and ATPase inactive mutant encoding plasmids were transfected in 293 HEK cells expressing ERAD substrates (CD3?, CFTR?F508 and Tyrosinase C89R). Afterwards, analysis the effect of IBMPFD mutants on ERAD was determined by immunoblot. The interaction of VCP and Ufd1-Npl4 were examined in 293 HEK cells expressing Npl4-Ufd1 by IP.Our results revealed that only mutantions localized within N domain of VCP (R93C, R95C, P137L, R155C, G157R and R159C mutations) increased the levels of ERAD substrates. Our IP results demonstrated that only P137L VCP does not interacted with Npl4 and Ufd1. However, other 10 mutants interact with Ufd1-Npl4 more than VCP-wt expressing cells. We suggest that proline at position 137 or a region including this aminoacid might have an important role in VCP-Npl4-Ufd1 interaction.These results suggest that mutations only within N domain of p97/VCP abrogate its function during ERAD. Further studies will focus on molecular mechanisms of this inhibition and the role of aminoacid at position 137 of VCP in VCP-Ufd1-Npl4 interaction.