Role of DNA Topoisomerase IIβ in Rho GTPase dependent axon growth through neural differentiation of human mesenchmal stem cells
İnsan mezenkimal kök hücrelerinin nöral farklılaşma sürecinde Rho GTPaz bağımlı akson büyümesinde DNA Topoizomeraz IIβ'nın rolü
- Tez No: 424373
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEVİM IŞIK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Fatih Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Topoizomeraz IIβ (topo II) DNA topoizomeraz II'nin bir izomeridir ve gelişmekte olan beyinde post-mitotik nöron hücrelerinde baskın olarak ifade edilir. Topo IIβ aktivitesinin, nöral farklılaşmanın önemli aşamalarından olan nörit büyümesi ve akson uzamasında görevli genlerin ifadesinin düzenlenmesinde rol oynadığı bilinmektedir. Fakat, topo IIβ'nın akson uzamasında görevli hangi yolağı kontrol ettiği henüz bilinmemektedir. Topo IIβ'nın nöral farklılaşma ve nörit büyümesini kontrol ettiği mekanizmaları anlamak için topo IIβ susturulmuş ve nöral indüklenmiş MKH'de mikroarray analizi yapılmıştır. Topo IIβ susturulması nöron yönlenimi, büyümesi, polarite ve akson büyümesinde rol alan genlerin ifade düzeylerini önemli ölçüde değiştirmiştir. Bu genler arasında, özellikle nöronal polariteyi regüle eden Rho GTPazlar ile ilgilenilmiştir. Bu çalışmada, aksonogenezin kontrolünde topo IIβ'nın Rho GTPazlar ile ilişkisinin araştırılması amaçlanmıştır. siRNA indüklü topo IIβ gen susturulması, nöral farklılaşma ve nörit uzunluğunda azalma, RhoA, Rock2 gen seviyelerinde artma ile birlikle Cdc42 gen ifade düzeyinde azalma ile sonuçlanmıştır. Diğer yandan, topo IIβ aşırı ifadesi tüm hücrelerin nöral morfoloji kazanması ve daha uzun nöritlere sahip olmasını sağlamıştır. RhoA ve Rock2 gen ifadeleri artarken, Cdc42 ifade düzeyi azalmıştır. Nurr1 gen ifadesi ise hem topo IIβ susturulmuş hem de topo IIβ transfekte hücrelerde topo IIβ ifade düzeyiyle paralel değişiklik göstermiştir. Topo IIβ geni transfekte MKH'ler fibroblastik morfolojilerini korurken aynı zamanda uzun ve ince hücresel uzantılar kazanmış, topo IIβ susturulmuş MKH'ler ise genişleyerek düz bir hal almıştır. Rho GTPazların topo IIβ varlığına bağlı farklı translokasyonları da, immünboyama ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, topo IIβ aktivitesinin MKH'nın nöral farklılaşmasında gerekli olduğu ve akson büyümesini indüklediği gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, topo IIβ'nın akson büyümesinin regülasyonunda kullandığı mekanizmanın aydınlatılmasına katkıda bulunabilir. Topo IIβ transfeksiyonu ile Rho-GTPazların yeniden regülasyonunun sağlanması nörolojik hastalıkların tedavisinde umut vaad etmektedir.
Özet (Çeviri)
Topoisomerase IIβ (topo IIβ), an isoform of DNA topoisomerase II, is abundantly expressed in post-mitotic neuronal cells of developing brain. Topo IIβ activity is known to regulate neural differentiation by potentiating inducible neuronal genes which are responsible for critical neural differentiation events such as neurite outgrowth and axon guidance. However, in which pathways of axon growth controlled by topo IIβ has not been clarified yet. In order to understand the mechanism by which topo IIβ regulates neural differentiation and neurite outgrowth, topo IIβ silenced and neural induced MSCs were compared by microarray analysis. Topo IIβ silencing significantly altered the gene expression pattern of genes involved in neuron guidance, growth, polarity, and axonal growth. Among these genes, we were particulary interested in Rho-GTPases which regulates neuronal polarization. The present study aims to test whether topo IIβ might influence the process of axonogenesis via regulation of Rho-GTPase expression. Our results showed that siRNA induced topo IIβ silencing caused a reduction in both neural differentiation efficiency and neurite length, upregulation in RhoA, Rock2 and downregulation in Cdc42 gene expression. On the other hand, topo IIβ overexpression prompted all the cells to exhibit neuron like morphology characterized by longer neurites. RhoA and Rock2 expressions were downregulated, whereas Cdc42 expression was upregulated. Nurr1 expression level changed in a paralel manner with topo IIβ, in both topo IIβ transfected and silenced cells. Topo IIβ overexpressing cells gained long and thin cellular processes while maintaining their fibroblastic morphology,whereas; topo IIβ silenced MSCs lost their morphology becoming enlarge and flat. Differential translocation of Rho-GTPases was also detected by immunostaining in response to topo IIβ. Taken together, our results indicate that topo IIβ activity in MSCs is necessary for the commitment of cells to neural differentiation and promotes axon outgrowth. Our results may contribute to clarification of the mechanism whereby topo IIβ regulates axon growth. Re-regulation of Rho GTPases by overexpression of topo IIβ might be a promising treatment of neurological disorders.
Benzer Tezler
- Role of DNA topoisomerase IIβ in osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells
İnsan mezenkimal kök hücrelerinin osteogenik farklılaşmasında DNA topoizomeraz IIβ'nın rolü
AYSEL KARAGÖZ
Doktora
İngilizce
2017
Genetikİstanbul ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEDİA PALABIYIK
- DNA topoizomeraz IIβ'nın nöroinflamasyondaki rolünün Parkinson hastalığı A53t α-sinüklein mutant transgenik fare modelinde araştırılması
Investigation of the role of DNA Topoisomerase IIβ in neuroinflammation in A53T α-synuclein mutant transgenic mice model
BERÇEM YEMAN KIYAK
Doktora
Türkçe
2024
BiyolojiSağlık Bilimleri ÜniversitesiMoleküler Tıp Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GANİ SÜRMEN
PROF. DR. SEVİM IŞIK
- Investigation the role of dna topoisomerase IIβ on the gene expression levels associated with parkinson's disease and neuroinflammation markers in an in vitro LPS and IFNγ-induced neuroinflammation model
Dna topoizomeraz IIβ'nin parkinson hastalığı ve nöroinflamasyon belirteçleri ile ilişkili gen ekspresyon seviyeleri üzerindeki rolünün in vitro LPS ve IFNγ kaynaklı nöroinflamasyon modelinde araştırılması
RAMA ŞEYHALİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiÜsküdar ÜniversitesiMoleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİM IŞIK
- The association of parkinson's disease with dna topoisomerase IIβ in neural-differentiated SH-SY5Y cell line
Parkinson hastalığı ile nöral farklılaşmış SH-SY5Y hücre hattında dna topoizomeraz IIβ ilişkisinin araştırılması
BERÇEM YEMAN
- LPS indüklü HMC3 mikroglia nöroinflamasyon modelinde Topo IIß gen ifadesinin susturulmasının incelenmesi
Investigation of silencing of Topo IIß gene expression in LPS-induced HMC3 microglia neuroinflammation model
MELİKE CANSEL EREN