Osteoartrit'te UCMA'nın moleküler mekanizmasının incelenmesi
Investigation of molecular mechanism of UCMA in osteoarthritis
Yazar: HAMZA MALİK OKUYAN
Danışman: PROF. DR. AHMET ARSLAN
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Gen ifadesi = Gene expression ; Genler = Genes ; Hücre dizisi = Cell line ; Moleküler yapı = Molecular structure ; Osteoartrit = Osteoarthritis ; Osteoblastlar = Osteoblasts ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction ; İnterlökin 1 = Interleukin 1

Özet:
Osteoartrit (OA), dünyada en yaygın görülen dejeneratif eklem hastalığıdır. OA'nın tedavisi ve önlenmesi için yeni tedavi edici ajanların ve moleküler hedeflerin tanımlanmasına önemli derecede ihtiyaç duyulmaktadır. UCMA K vitaminine bağımlı bir proteindir. UCMA'nın moleküler fonksiyonu henüz tam olarak bilinmemekle beraber güncel çalışmalarda yangı ve kalsifikasyonla ilişkili olabileceği vurgulanmaktadır. Bu çalışmada, OA'da UCMA'nın moleküler mekanizmasını inceledik.  IL-1β ile uyarılan hFOB1.19 hücre dizileri kullanarak UCMA'nın OA ile ilişkili genler arasındaki ilişkisini gösterdik. Bu çalışmada, 16 tane genin ifade düzeyi Real Time PCR yöntemi ile analiz edildi. UCMA protein düzeyleri ise Western Blot yöntemi ile gösterildi. Hücre kültürü süpernatantlarında MMP1, IL-17 ve OPG seviyeleri ELISA ile analiz edildi. In vitro OA modelinde, UCMA gibi yeni moleküler hedef olabilecek MGP, UTS2 genlerinin ifade düzeylerinde anlamlı düzeyde artış olduğunu gözlemledik.   Çalışmamızda, IL-1β'nın kemik oluşumunda rol alan temel transkripsiyon faktörlerini (RUNX2 ve OSX) tetiklediğini ve UCMA'nın bu genlerle ilişki içerisinde olabileceğini belirledik. Ayrıca, ilk defa OA gelişiminde rol alan pek çok gen ile UCMA arasında pozitif bir korelasyon olduğunu, OA'dan en fazla etkilenen genin UCMA olduğunu gösterdik. Ek olarak, hFOB1.19 hücre dizilerinde IL-1β ile tetiklenen Caspase-3,-8,-9 yolağı aracılığıyla apoptozda UCMA'nın gen ifadesinde anlamlı düzeyde artış olduğunu belirledik. MMP1 ve OPG salgıları kontrole göre anlamlı düzeyde artmıştı. Bu çalışmadan elde edilen bulgular, UCMA'nın osteoblast farklılaşmasında, kemik oluşumunda, OA gelişiminde ve osteoblast apoptozunda rol alabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak, bu çalışma OA patofizyolojisinde UCMA'nın potansiyel değeri için iyi bir kanıt sağlamaktadır ve UCMA'nın OA'ya karşı yeni tedavi edici yaklaşımlar geliştirmek için gelecek vaat eden bir moleküler hedef olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Osteoarthritis (OA) is the most prevalent degenerative joint disease worldwide. The identification of novel therapeutic agents and molecular targets are crucially needed for the treatment and prevention of OA. UCMA is a vitamin K-dependent protein. Along with the fact that the exact molecular function of UCMA is still unknown, it is suggested in the current studies that it can be related to the inflammation and calcification processes. In this present study, we investigated the molecular mechanism of UCMA in OA. We showed the relationship of UCMA with the OA-related genes by using an osteoblast cell line, called hFOB1.19, induced with IL-1β. In our study, the expression levels of 16 genes were analyzed with real-time PCR method. The protein levels of UCMA were measured with the Western Blot method. Besides, MMP1, IL-17 and OPG protein levels in the supernatants of cell lines were analyzed with ELISA. In our in vitro OA model, we observed a significant increase in the expression levels of MGP and UTS2 which can be novel therapeutic targets, like UCMA. In our study, we established that IL-1β triggers the main transcription factors (RUNX2 ve OSX) playing role during bone formation and UCMA can be associated with these factors. We showed for the first time that, there is a positive correlation between UCMA and several genes playing role in OA progression and the most affected gene from OA is UCMA. In addition, during IL-1β-induced apoptosis mediated through caspase-3, -8 and -9 pathway in hFOB1.19 cell line, we assessed a significant increase in UCMA expression levels. Besides MMP1 and OPG secretions increased significantly compared to control group. The findings in our study may suggest that, UCMA involves in osteoblast differentiation, bone formation, OA progression, and osteoblast apoptosis. In conclusion, our study provides good evidence about the potential value of UCMA in the pathophysiology of OA and shows that UCMA is a promising molecular target to develop therapeutic approaches against OA.