Elucidating immunomodulatory effects of telomeric repeat mimicking synthetic A151 oligodeoxynucleotide on immune cell transcriptome
Telomerik dna benzeri sentetik A151 oligodeoksinükleotid'lerin bağışıklık hücre transkriptomu üzerine bağışıklık düzenleyici etkilerinin aydınlatılması
- Tez No: 593651
- Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN GÜRSEL, YRD. DOÇ. DR. CAN ALKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoistatistik, Biostatistics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 207
Özet
Yapılan son çalışmalar DNA'nın, yaşamın mavi baskısı olmasının ötesinde bağışıklık sistemini düzenleyici etkisini göstermiştir. Prokaryotik DNA'ya ait metil grubu içermeyen Sitozin-fosfat-Guanin (CpG) motifleri Toll-benzeri reseptör 9 (TLR9) ile etkileşerek bağışıklığı uyarır. Bu etkileşim, insanda aşılamanın kazandırdığı bağışıklığı artırmak amacıyla benzer DNA motifleri ihtiva eden sentetik oligodeoksinükleotidler (ODN) kullanılarak hayata geçirilmektedir. Öte yandan, tekrarlayan TTAGGG dizini içeren memeli kromozomlarının telomerik uçları bağışıklığı baskılayabilmekte ve hassas bağışıklık dengesinin ayarlanmasında katkı sağlamaktadır. Bu bağlamda, esasen G-zengini telomer dizini olan baskılayıcı ODN A151'in bağışıklığı baskılamada etkili olduğu kanıtlamıştır; otoimmün hastalıklarda olduğu gibi, aşırı boyutta etkin bir bağışıklık cevabı da kişiye zarar vermektedir. CpG ODN ve A151 hâlihazırda klinik faz/klinik öncesi test kapsamlarında kanser ve bulaşıcı hastalıklardan otoimmün ve otoenflammatuvar hastalıklara kadar birçok tıbbi bozukluğun tedavisi için denenmektedir. CpG ODN'nin aksine, A151 literatürü çok sınırlıdır ve gen seviyesinde çalışma prensibi bilinmemektedir. Buna ek olarak, A151'in bağışıklık transkriptomunda yaptığı değişikliklerin boyutu ve süresi tam anlamıyla aydınlatılamamıştır. A151'in hücreye ait“öz”bir molekül olarak tıbbi anlamda taşıdığı potansiyel göz önüne alındığında, A151'e ait işleyiş mekanizmasının aydınlatılması önem arz etmektedir. Bu amaçla, A151'in bağışıklık hücre transkriptomu üzerindeki bağışıklık düzenleyici etkilerinin anlaşılması adına birleşik mikroarray veri analizi tekniği kullanılarak bu tez çalışması hazırlanmıştır. A151'in hücre içi trafiği engellemesinin akabinde enerji zengini moleküllerin hücre içine alımını baskılamak suretiyle hücreleri enerjiden mahrum bıraktığını göstermiş olduk. Başka bir deyişle, A151 bağışıklık hücrelerini doğrudan etkilememektedir, bunun yerine hücre içi trafiği engelleyerek glikoz, glutamin gibi moleküllerin hücreye alınıp içeride yıkımını yavaşlatır ve böylece hücre metabolizmasını baskılar. Bağışıklığın baskılanması ise, bizim sonuçlarımıza göre, bu büyük etkinin dolaylı bir sonucudur. Yaptığımız çalışmalar bu gözlemin bağışıklık hücrelerin CpG ODN ile etkinleştirilmesinden bağımsız ve zamana bağlı bir şekilde ortaya çıktığını göstermiştir. Hücrelerin fizyolojik olarak uygun miktardaki A151 ile inkübasyonu sonucu hücre içi trafik, kesecik sinyalizasyonu ve zar proteinlerinin taşınmasında görevli birçok denetleyici genin baskılandığını ispatladık. Ancak, A151'in bağışıklık hücre transkriptomu üzerindeki baskılayıcı etkilerinin bununla da sınırlı kalmadığını gördük; Lncpint, Malat1 ve H2-T10 gibi uzun protein kodlamayan RNA (lncRNA)'ların A151 tarafından denetlenen elementler arasında olduğunu bu çalışma kapsamında göstermiş olduk. lncRNA'ların bağışıklık denetlemesiyle olan ilişkisi hâlihazırda bilinmektedir. Son olarak, sonuçlarımız A151'in bağışıklık hücrelerindeki enerji döngüsü, büyüme, bölünme ve hayatta kalma işlevlerinden sorumlu birincil yolak olan mTOR sinyal yolağına büyük bir etkisi olduğunu ima etmiştir. mTOR yolağını etkinleştiren ve bu yolağın temel parçası olan birçok genin ifade miktarındaki değişimler farklı birtakım belirteç (marker) gen ve fonksiyonel incelemeler kullanılmak suretiyle gösterilmiş olup, bu da A151'in makrofajlarda ve B-hücrelerinde metabolik dinamikleri şekillendirmede hayati rolünü gözler önüne sermektedir. Bu bulgular A151 ODN'in klinik uygulamalarının genişletilmesine ve hayata geçirilmesine katkılar sağlayacak niteliktedir.
Özet (Çeviri)
Recent evidence revealed that DNA is beyond just the blueprint of life; it is also involved in immunomodulation. Unmethylated Cytosine-phosphate-Guanine (CpG) motifs of prokaryotic DNA stimulate immune response by interacting with Toll-like receptor 9 (TLR9). This interaction is mimicked using synthetic oligodeoxynucleotides (ODN) bearing similar DNA motifs to boost vaccine-driven immune response in human. Conversely, mammalian telomeric ends expressing TTAGGG repeats suppress immune response and contribute to fine-tuning of delicate immune balance. In this respect, suppressive ODN A151 with such G-rich telomeric repeats has proven useful in downregulating immune response; an overly active immune response is just as harmful to the host, as in the case of autoimmune disorders. Both CpG ODN and A151 are currently under preclinical/clinical trials with the aim of averting or medically treating a wide range of conditions from cancer to infectious disease or from autoimmune to autoinflammatory conditions. Contrary to CpG ODN, A151 literature is very limited and its modus operandi at gene level remains more of a mystery. Additionally, the degree, duration and breath of A151-induced alterations in immune transcriptome appear partially understood. Given the medical potential A151 holds for immunosuppressive therapy in human as a“self-molecule”, understanding the underlying molecular mechanisms via which A151 operates is invaluable. Toward this end, we attempted to uncover the unidentified features lying behind A151 ODNs immunosuppressive effects on immune cell transcriptome using a combined analysis approach of microarray data in this thesis. We demonstrated for the first time that A151 ODN deprives the cells energy by ceasing cellular uptake of fundamental molecules into the immune cells after derailing the entire intracellular trafficking. Putting it another way, A151 does not directly act on immune system cells but actually suffocates the cells by messing with intracellular trafficking, thereby blocking cellular uptake of fundamental molecules like glucose and glutamine. As such, immune suppression is just an indirect consequence of this larger cellular chaos. Our results indicated that this phenomenon occurs independent of CpG ODN stimulation of the cells and in a timely manner. Most, if not all, regulators of intracellular trafficking, vesicle signaling, and membrane protein transportation were found downregulated after incubation of cells with A151 at a physiologically relevant concentration, as well, implying full-blown entry to this intracellular turmoil at cellular level. The A151 effect on immune transcriptome was not just restricted to setting off a chaos for intracellular dynamics; novel long noncoding RNAs (lncRNAs) with immunometabolic activities were identified within the scope of this study among elements potentially regulated by A151, such as Lncpint, Malat1 and H2-T10 just to name a few. The involvement of lncRNAs in immune regulation is a well-documented phenomenon. Finally, our data showed that as an epiphenomenon of the intracellular turmoil mentioned above A151 has a deep impact in immune cells on mTOR network, the cardinal network of cellular energetics, growth, proliferation, and survival. A major shift in expression profile of relevant genes, i.e. downregulation of many activators of mTOR signaling along with core mTOR components, was validated on the benchtop after different layers of experimental validation using a wide range of marker genes and functional assays, reflecting A151's ability to vastly shape dynamics of metabolism in favor of a metabolically inert state in macrophages and in B-cells. This knowledge will expand the breadth of A151 therapy in the clinics.
Benzer Tezler
- Wharton jelinden elde edilen mezenkimal kök hücrelerde klasik olmayan MHC sınıf I moleküllerinin incelenmesi
Investigation of non-classical MHC class I molecules in mesenchymal stem cells derived from wharton's jelly
ŞULE KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2023
Tıbbi Biyolojiİstanbul ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SAVRAN
- Larinks kanserinde ox40, ox40l gen varyantlarının ve sox40l düzeylerinin araştırılması
Investigation of ox40, ox40l gene variants and sox40l levels in larynx cancer
MARAL FARZAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Moleküler Tıpİstanbul ÜniversitesiMoleküler Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN YAYLIM
- Beta glukanın immünomodülatör etkinliğinin hayvan modelinde incelenmesi
Investigations for beta glucan effects of immunomodulatuar in mice
KADRİYE USLU
Doktora
Türkçe
2008
Allerji ve İmmünolojiGazi ÜniversitesiMikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT İMİR
- Tricholama focale (Fr.) Ricken türünün antioksidan ve antikanser aktivite kotrollü sekonder metabolitlerinin izolasyonu ve yapılarının tayini
Anticancer and antioxidant activity controlled isolation and structure elucidation of secondery metabolites of Tricholama focale (Fr.) Ricken
MEHMET HÜSEYİN SİNGEÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
KimyaMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÖZTÜRK
- Development of visual analysis interfaces for large biological data and characterization of immunomodulatory noncoding RNA networks cancer
Büyük biyolojik veriler için görsel analiz arayüzlerinin geliştirilmesi ve kanserde immünomodülatör kodlamayan RNA ağlarının karakterizasyonu
MUHAMMET EMRE KUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyolojiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ATAKAN EKİZ