Interactions between CRY1 and CBS mediate bidirectional regulation of circadian clock function and metabolism
CRY1 ve CBS Etkilesimin Sirkadyen Ritim ve Metabolizma Uzerindeki Iki Yonlu Etkisi
- Tez No: 567000
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM HALİL KAVAKLI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Genetik, Moleküler Tıp, Genetics, Molecular Medicine
- Anahtar Kelimeler: Biyolojik saatler, Enerji metabolizması, Lipid metabolizması, Biological clocks, Energy metabolism, Lipid metabolism
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sirkadiyen ritim; fizyoloji ve davranışları 24 saatlik ritme senkronize ederek kontrol eder. Vücuttaki fizyolojik olayların senkronizasyonu, bizi hastalıklardan korurken hali hazırda var olan problemlerin de üstesinden gelmemize yardımcı olur. Işıkla kontrol edilen ve beynin SCN (suprakiazmatik çekirdek) bölgesinde bulunan merkez saatin aksine, organlarda yer alan periferal saatler merkez saat ya da beslenme sinyalleri ile kontrol edilir. Gen anlatımı ve protein anlatımının biyolojik saat tarafından kontrolü alanında yapılan yoğun çalışmalara rağmen, bu çalışmalar metabolitlerin yüzde 50'sinin osilasyonununun nasıl gerçekleştiğini açıklayamamaktadır. Moleküler seviyede sirkadiyen ritmin metabolizmayı nasıl kontrol ettiği ve protein anlatımı sonrası seviyede metabolik açıdan önemli proteinlerin sirkadiyen ritim tarafından nasıl kontrol edildiği hakkında çok az bilgi bulunmaktadır. Burada bahsedilen çalışmada, önemli bir metabolik enzim olan Sistation-beta-Sentez (CBS) ile sirkadiyen ritim negatif kontrolünden sorumlu olan kriptokrom 1 (CRY1) arasında yeni bir etkileşim keşfedilmiştir. CBS' in aktivite kaybına sebep olan mutasyonlar homosistinuria isimli çoklu-sistem hastalığına sebep olmaktadır. Bu iki protein arasındaki fiziksel etkileşim sirkadiyen ritim ve metabolizmanın karşılıklı kontrolünü sağlamaktadır. Çalışmamızda, CRY1' in gen anlatımı baskılayıcı rolünün yanında, yeni protein seviyesinde enzim aktivitesi kontrol edici rolü aydınlatılmıştır. CRY1, CBS'e bağlanarak ve onun oligomerizasyon yapısını düzenleyerek aktivitesini arttırmaktadır. Diğer taraftan, CBS CRY1'e bağlanarak onun gen anlatımı seviyesindeki baskılayıcı rolünü güçlendirmektedir. Buna ek olarak, insanlarda homosistinuria hastalığına sebep olan CBS mutasyonu da çalışmamız kapsamında araştırılmıştır. Mutant CBS (CBS-I278T) oligomerize olma yeteneğini kaybetmekle birlikte enzim aktivitesini de sürdürememektedir. Tüm bunların yanında, mutant CBS-I278T, CRY1 ile de etkileşememektedir. CBS-CRY1 etkiletişiminim fizyolojik önemini anlamak amacıyla da Cry1 nakavt ve Cbs nakavt farelerin karaciğer örneklerinde metabolomik çalışmalar gerçekleştirdik. Metabolomik çalışma sonuçları, organizmada CRY1 olmadığında ve CBS olmadığında ayni yolakların önemli ölçüde etkilendiğini gösterdi. Sülfür metabolizmasi, amino asit metabolizmasi ve üre yolağı CRY1 ve CBS tarafından önemli ölçüde etkilenen yolaklar olarak analiz edildi. Çalışmalarımız sirkadyen ritmin metabolizmayi protein etkileşimi seviyesinde nasıl kontrol ettiğine dair daha detaylı bilgi birikimine sahip olmamızı sağlamıştır. Çalışmamız sayesinde CBS-kaynaklı homosistinuria hastalığının tedavisinde sirkadyen bakış açisinin kazandırılması gerektiği de gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Circadian clock controls the physiology and behavior in order to synchronize them to 24-hr rhythm. Synchronization of physiological events in our body both prevents us from diseases and helps us to overcome the existing problems. Unlike the central clock located in the SCN (suprachiasmatic nucleus) which is regulated by light, peripheral clocks either regulated by central clock or by feeding cues. Despite the many efforts have been done in the field to understand how transcription and translation is controlled by circadian clock, they are not enough to explain the oscillation of 50% of the metabolites. There is little known about how circadian clock molecular machinery controls metabolism or post-translational regulations of core clock components to regulate metabolically-important proteins. Here we characterize a novel molecular interaction between one of the negative arm proteins of circadian clock (CRY1) and an important metabolic enzyme CBS (cystathionine-beta-synthase). Mutations resulting loss-of-function of CBS causes a multi-systemic disorder called homocystinuria. Physical interaction of these two proteins provides bi-directional regulation of both circadian rhythm and metabolism. Other than transcriptional repressor role of CRY1, as a novel post-translational regulatory mechanism, it binds to CBS and regulates metabolism by favoring oligomerization and increasing the activity of it. On the other hand, wild type CBS, but not disease-causing mutant CBS, binds to CRY1 and enhances the repressor activity. Additionally, we also analyzed the effect of mutant CBS which causes homocystinuria in humans. CBS-I278T cannot form oligomers and thus, doesn't have any enzyme activity. This single mutation blocks the interaction of CRY1 and CBS. We verified the physiologic importance of this interaction by performing untargeted metabolomics screen in Cry1-/- and Cbs-/- liver samples and analyzed the significantly affected pathways. Strikingly, Cry1-/- affects the same pathways that are affected by Cbs-/-. These pathways are transsulfuration pathway, lysine, arginine and proline metabolisms and urea cycle. Our results provide better understanding about how circadian clock and metabolism regulate each other at post-translational level, with direct protein-protein interactions. We anticipate that our results will provide new circadian perspective to treat CBS-caused homocystinuria disease.
Benzer Tezler
- Dislokasyon-dislokasyon etkileşimi
Başlık çevirisi yok
YILDIRIM AYDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. MUSTAFA DİKİCİ
- Metalik B.C.C. yapıdaki arayer atomları ile dislokasyonların elastik etkileşmelerinden doğan enerji değerlerinin hesaplanması
Başlık çevirisi yok
M. EYÜPHAN YAKINCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA DİKİCİ
- Nar konsantresinin dondurularak ve kimyasal yöntemlerle saklanması sırasında meydana gelen değişmeler üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
İLHAN BODUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YURDAGEL ÜNAL
- Canavarotuna (Orobanche spp.) dayanıklılık ve canavarotunun ırkları üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
M.ARZU ÖZKANER