SLC38a1 geninin Alzheimer hastalığı ve ferroptoz ile ilişkisinin in vitro olarak incelenmesi
In vitro investigation of the relationship of the SLC38a1 gene with Alzheimer's disease and ferroptosis
- Tez No: 1013150
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NESLİHAN ÇOBAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Genetik, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Alzheimer hastalığı, Ferroptoz, Genetik analiz, Hücre ölümü, Alzheimer disease, Ferroptosis, Genetic analysis, Cell death
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Alzheimer hastalığı (AH), demir metabolizması bozuklukları ve oksidatif stresle ilişkili nöron ölümünün görüldüğü, nörodejeneratif bir hastalıktır. Hücre ölüm türlerinden biri olan ferroptoz, demir bağımlı lipit peroksidasyonuyla tetiklenmektedir ve AH'nin patogenezinde önemli bir rol oynayabileceği öne sürülmektedir. Ferroptoz ve AH mekanizmasında rol oynayan SLC38A1 geni ise, özellikle glutaminin hücre içine alınmasında görev alan bir transmembran proteinini kodlamaktadır. Bu bilgiler ışığında, SH-SY5Y hücrelerinde in vitro ferroptoz ve AH modelleri oluşturularak SLC38A1 geninin bu mekanizmalardaki rolünün araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda SH-SY5Y hücrelerinde ferroptoz modeli erastin ile, AH modeli ise Aβ(1-42) peptiti ile indüklenmiştir. Kullanılan erastin ve Aβ(1-42) peptitinin final konsantrasyonu sitotoksisite testi ile belirlenmiştir. SLC38A1 geninin rolünün aydınlatılabilmesi için SLC38A1 genini hedefleyen siRNA ile gen anlatımı baskılanmıştır. Ayrıca, SLC38A1 gen anlatımının baskılanma düzeyi konfokal mikroskobunda yapılan immunokimyasal boyama ve western blot teknikleri ile incelenmiştir. Bunun yanında, SLC38A1 geninin baskılanmasının fonksiyonel deneyi için hücre dışı glutamin ölçümü yapılmıştır. Son olarak SLC38A1 gen baskılanmasının, ferroptoz ile ilişkili ACSL4, CAT, GPX4, SLC1A5, SLC7A11 ve AH ile ilişkili ADAM10, APOE, RTN3, TRIB3 genlerinin anlatımlarındaki değişikliklere etkisi incelenmiştir. Çalışma sonuçlarına göre, erastin uygulanan SH-SY5Y hücrelerinde lipit peroksidasyonunun %36 oranında arttığı BODIPY™ C11 lipit analoğu ile belirlenmiştir. Hedeflenen SLC38A1 geninin mRNA (%51, p<0,05) ve protein düzeyinde (%44, p<0,05) baskılanması doğrulanmış olup yapılan fonksiyonel araştırmalar ile hücre dışı glutaminin 1,24 kat arttığı belirlenmiştir (p<0,05). Hücrelere erastin uygulanan koşulda, ferroptoz mekanizmasında rolü olan SLC7A11, SLC1A5 ve GPX4 gen anlatımlarında anlamlı bir artış gözlemlenmiş olup ferroptozun gerçekleştiği doğrulanmıştır (p<0,05). Buna karşın, erastin uygulanan ve erastin ile SLC38A1 siRNA'sının beraber uygulandığı koşullarda CAT gen anlatımının anlamlı olarak azaldığı belirlenmiştir (p<0,05). Diğer yandan, erastin varlığında Aβ(1-42) peptiti uygulanmayan koşulda ADAM10, APOE ve TRIB3 gen anlatımlarının anlamlı olarak arttığı gözlemlenmiştir (p<0,05). Bu çalışma ile AH ve ferroptoz arasındaki bağlantının daha iyi anlaşılabilmesi için SLC38A1 geninin bu mekanizmalar üzerindeki etkileri ilk kez birlikte incelenmiştir. Sonuç olarak, SH-SY5Y hücrelerinde SLC38A1 geninin baskılanmasının, hücre içi glutamin alımını azaltarak oksidatif stres ve lipit peroksidasyonunun artmasına neden olduğu, bunun sonucunda ise hücrede ferroptoz mekanizmasının tetiklendiği belirlenmiştir. Bununla birlikte, AH ile ilişkilendirilen genlerin anlatımlarında gözlemlenen değişiklikler ferroptozun AH patogenezindeki rolünün daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayabilecektir. Bu bulgular, SLC38A1 geninin hedeflenmesine yönelik terapötik stratejilerin geliştirilmesi için önemli bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by neuronal death associated with iron metabolism dysfunction and oxidative stress. One of the types of cell death, ferroptosis, is triggered by iron-dependent lipid peroxidation, and it has been suggested that it may play a significant role in the pathogenesis of AD. The SLC38A1 gene, which is involved in both ferroptosis and AD mechanisms, encodes a transmembrane protein that plays a role in the uptake of glutamine into cells. In light of this information, the present study aimed to investigate the role of the SLC38A1 gene in these mechanisms by establishing in vitro ferroptosis and AD models in SH-SY5Y cells. For this purpose, the ferroptosis model in SH-SY5Y cells was induced with erastin, while the AD model was induced with the Aβ(1-42) peptide. The final concentrations of the erastin and Aβ(1-42) peptide used were determined by cytotoxicity assays. To elucidate the role of the SLC38A1 gene, gene expression was suppressed using siRNA targeting the SLC38A1 gene. Additionally, the suppression level of SLC38A1 gene expression was analyzed through immunohistochemical staining and western blot techniques using a confocal microscope. Furthermore, extracellular glutamine levels were measured to assess the functional consequences of SLC38A1 gene suppression. Finally After the suppression of SLC38A1 gene expression, the impact on the expression of ferroptosis-related genes, such as ACSL4, CAT, GPX4, SLC1A5, SLC7A11 and AD-associated genes like ADAM10, APOE, RTN3 and TRIB3 was analyzed. According to the study results, lipid peroxidation in erastin-treated SH-SY5Y cells was found to increase by 36%, as detected by the BODIPY™ C11 lipid analogue. The mRNA and protein levels of the targeted SLC38A1 gene were confirmed to be suppressed by 51% (p<0.05) and 44% (p<0.05), respectively, and functional studies revealed a 1.24-fold increase in extracellular glutamine (p<0.05). In cells treated with erastin, significant upregulation of the gene expressions of SLC7A11, SLC1A5, and GPX4, which are known to play a role in the ferroptosis mechanism, was observed, confirming the occurrence of ferroptosis (p<0.05). In contrast, in conditions where both erastin and siRNA targeting SLC38A1 were applied, a significant decrease in CAT gene expression was observed (p<0.05). Furthermore, in the presence of erastin, but without the application of Aβ(1-42) peptide, significant increases in the expression of ADAM10, APOE, and TRIB3 genes were detected (p<0.05). This study provides the first investigation of the effects of the SLC38A1 gene on both AD and ferroptosis, contributing to a better understanding of the connection between AD and ferroptosis. The results suggest that the suppression of SLC38A1 gene expression in SH-SY5Y cells reduces intracellular glutamine uptake, leading to increased oxidative stress and lipid peroxidation, which in turn triggers the ferroptosis mechanism. Moreover, the observed changes in the expression of genes associated with AD could contribute to a better understanding of the role of ferroptosis in the pathogenesis of AD. These findings establish an important foundation for the development of therapeutic strategies targeting the SLC38A1 gene.
Benzer Tezler
- Sistinüri de moleküler genetik incelemeler
Molecular genetic analysis in cystinuria
DİDEM DAYANGAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Tıbbi BiyolojiHacettepe ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. HAYAT ERDEM YURTER
- Gazi Üniversitesi Çocuk Onkoloji Bilim Dalında cisplatin ve/veya karboplatin tedavileri almış hastalarda ototoksisite oranlarının karşılaştırılması ve ototoksisite riskini artıran genetik değişikliklerin saptanması
Comparison of ototoxicity rates and detection of genetic changes that increase the risk of ototoxicity in patients receiving cisplatin and/or carboplatin treatments in Gazi University Pediatric Oncology Department
BETÜL KARGI ÖZTURAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
OnkolojiGazi ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK GÜÇLÜ PINARLI
- HL-60 lösemi hücre hattında TET2 ekspresyonu ile glutamin metabolizması arasındaki ilişkinin incelenmesi
İnvestigation of the association between TET2 expression and glutamine metabolism in hl-60 leukemia cell line
AHSEN MERVE BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Moleküler Tıpİstanbul Medeniyet ÜniversitesiMoleküler Tıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU YÜCEL
- Sistin taşlı çocuklarda SLC3A1 ve SLC7A9 genlerinin analizi
Genetic analysis of SLC3A1 and SLC7A9 genes on children with cystin stones
MURAT GEZER
- Çocukluk yaş grubunda başlayan sistinüri tanılı hastalarda genetik çalışma ve kliniğe yansıması
Genetic study and clinical presentation in patients with cystinuria in the childhood age group
ÇAĞRI ÖZÇELİK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2018
NefrolojiÇukurova ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ANARAT