In vivo modeling and phenotypic characterization of a new muscular dystrophy
Yeni bir kas distrofisinin in vivo modellemesi ve fenotipik karakterizasyonu
- Tez No: 1013986
- Danışmanlar: DR. NATHALIE SONIA ESCANDE BEILLARD, PROF. DR. HÜLYA KAYSERİLİ KARABEY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Genetik, Moleküler Tıp, Tıbbi Biyoloji, Genetics, Molecular Medicine, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Hayvan deneyleri, Kas distrofileri, Moleküler genetik, Animal experimentation, Muscular dystrophies, Molecular genetic
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tıbbi Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Müsküler distrofiler, ilerleyici kas zayıflığı ve yapısal dejenerasyon ile belirgin, genetik olarak heterojen bir hastalık grubunu oluşturmaktadır. Küçük nükleer ribonükleoproteinlerin (snRNP) sitoplazmadan çekirdeğe taşınmasında görev alan adaptör protein SPN1'i kodlayan SNUPN genindeki patojenik varyantlar, yakın zamanda yeni bir limb-girdle müsküler distrofi formu (LGMDR29) ile ilişkilendirilmiştir. Ancak, SPN1 eksikliğinin in vivo sonuçları ve kas biyolojisindeki rolü henüz tam olarak aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada, SNUPN ilişkili müsküler distrofiyi modellemek amacıyla stabil bir zebra balığı modeli oluşturulmuş ve fenotipik olarak değerlendirilmiştir. Maternal zigot snupn mutant hattın fenotipik analizleri, azalmış çift kırılma (birefringence), düzensiz/dalgalı miyofiber yapısı ve bozulmuş lokomotor aktivite gibi belirgin kas defektlerini ortaya koyarak kas bütünlüğünün ciddi şekilde etkilendiğini göstermiştir. Spn1'in RNA metabolizmasındaki rolü göz önünde bulundurularak, gen ekspresyonu ve RNA işlenmesi üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Mutant zebra balığı larvalarında gerçekleştirilen transkriptomik analizler, özellikle sarkomer organizasyonu, miyofibril stabilitesi ve nöromüsküler fonksiyon ile ilişkili genleri etkileyen yaygın alternatif kesilme değişikliklerinin varlığını ortaya koymuştur. Bu bulgular, Spn1'in snRNP çekirdeğe taşınmasındaki kanonik rolünün ötesinde RNA işlenmesinde daha geniş bir düzenleyici işlev üstlendiğini desteklemektedir. Buna ek olarak, global transkriptomik profilleme, hücre dışı matriks organizasyonu, hücre iskeleti yapısı, RNA metabolizması ve metabolik yolaklarla ilişkili genlerde anlamlı düzensizlikler olduğunu göstermiştir. Proteomik analizler ise kas kasılması, mitokondriyal fonksiyon ve oksidatif fosforilasyon ile ilişkili proteinlerdeki değişiklikleri ortaya koyarak kas homeostazının ve kas kök hücre nişinin çok katmanlı bir şekilde bozulduğunu desteklemiştir. Son olarak, gözlenen defektlerin kas rejenerasyonu ile ilişkisini değerlendirmek amacıyla miyojenik program ve uydu (satellite) hücre kompartmanı incelenmiştir. Anahtar miyojenik belirteçlerin ekspresyonunda azalma ile birlikte Pax7-pozitif uydu hücre sayısında anlamlı bir düşüş saptanmış; bu durum, kas kök hücrelerinin korunması ve/veya işlevinde, büyük olasılıkla bozulan niş ortamına bağlı kusurlar olduğunu düşündürmüştür. Tüm bu bulgular birlikte değerlendirildiğinde, snupn bozukluklarının RNA işlenmesi, metabolik denge ve kas kök hücre nişinin bozulmasına bağlı olarak ciddi yapısal ve fonksiyonel kas defektlerine yol açtığı anlaşılmaktadır. Bu zebra balığı modeli, LGMDR29'un patofizyolojik mekanizmalarının aydınlatılması için güçlü bir in vivo sistem sunan bu zebra balığı modeli, gelecekteki terapötik çalışmalar açısından sağlam bir altyapı oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Muscular dystrophies comprise a heterogeneous group of genetic disorders characterized by progressive muscle weakness and structural degeneration. Pathogenic variants in SNUPN, encoding the small nuclear ribonucleoprotein (snRNP) nuclear import adaptor SPN1, have recently been implicated in a novel form of limb-girdle muscular dystrophy (LGMDR29). However, the in vivo consequences of SPN1 deficiency and its role in muscle biology remain poorly understood. Here, we generated and characterized a stable zebrafish model of SNUPN-associated muscular dystrophy. Phenotypic analyses of maternal zygote snupn mutant line revealed pronounced muscle defects, including reduced birefringence, disorganized and wavy myofibers, and impaired locomotor activity, indicating compromised muscle integrity. Given the role of Spn1 in RNA metabolism, we further explored its impact on gene expression and RNA processing. Transcriptomic analyses of mutant zebrafish larvae uncovered widespread alterations in alternative splicing, particularly affecting genes involved in sarcomere organization, myofibril stability, and neuromuscular function. These findings support a broader role for Spn1 in RNA processing beyond its canonical function in snRNP nuclear import. In addition, global transcriptomic profiling revealed significant dysregulation of genes associated with extracellular matrix organization, cytoskeletal architecture, RNA metabolism, and metabolic pathways. Proteomic analyses complemented these observations by revealing alterations in proteins related to muscle contraction, mitochondrial function and oxidative phosphorylation, thereby revealing a multi-level disruption of muscle homeostasis and the muscle stem cell niche. Finally, to determine whether these defects were associated with impaired muscle regeneration, we examined myogenic program and satellite cell compartment. We observed reduced expression of key myogenic markers, together with a significant decrease in Pax7-positive satellite cells, indicating defects in the maintenance and/or function of muscle stem cells, likely resulting from an altered niche environment. Collectively, this work demonstrates that snupn deficiency leads to complex muscle alterations characterized by severe structural and functional impairment, driven by combined defects in RNA processing, metabolic homeostasis, and disruption of the muscle stem cell niche. This zebrafish model provides a valuable in vivo system for elucidating the pathophysiological mechanisms underlying LGMDR29 and offers a foundation for future therapeutic investigations.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu organoid kültür temelli çip-üstü-rett sendromu modeli geliştirilmesi
Development of three dimensional organoid culture based rett syndrome-on-a-chip model
PELİN SAĞLAM METİNER
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
PROF. DR. ŞERİFE ESRA ERDAL BAĞRIYANIK
- Generation of CHST6 zebrafish mutants via CRISPR/CAS9 system, and phenotypic analysis of mutants
Zebrabalığı CHST6 geni mutantının CRISPR/CAS9 sistemi ile oluşturulması ve mutantların fenotipik analizi
MERVE BAŞOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞERİF ŞENTÜRK
ÖĞR. GÖR. GÜLÇİN ÇAKAN AKDOĞAN
- Phenotypic characterization of histone H1E C-terminal frameshift mutations in rahman syndrome
Rahman sendromunda histone H1E C-terminal ucu çerçeve kayması mutasyonlarının fenotipik karakterizasyonu
NAZLICAN KESMİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiGenom Çalışmaları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMED KASIM DİRİL
- Mezenkimal kök/stromal hücre (MKH /MSH) ve insan kaynaklı makrofaj plastisitesi arasındaki etkileşimlerde gen ifadelerinin araştırılması
Investigation of gene expressions in interactions of mesenchymal stem/stromal cells and plasticity of human
CAN KILINÇARSLAN
- BCR-ABL bağımsız ilaç-dirençli kronik miyeloid lösemi hücre hattında kanser-testis antijeni XAGE-1b ekspresyonu ve gen fonksiyonunun araştırılması
Investigation of cancer-testis antigen XAGE-1b expression and gene function in a BCR-ABL-independent drug-resistant chronic myeloid leukemia cell line
PELİN YALÇIN
Doktora
Türkçe
2025
HematolojiDokuz Eylül ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP YÜCE