Geri Dön

Effects of aging, diet and potential genetic interventions on the levels of SMURF2 and its interacting partners in zebrafish (danio rerio) brain

Zebrabalığı (danio rerio) beyninde yaşlanma, diyet ve olası genetik müdahalelerin SMURF2 ve etkileşim ortaklarının ifadesine etkileri

PDF İndir

  1. Tez No: 645317
  2. Yazar: MELEK UMAY TÜZ ŞAŞİK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MICHELLE MARIE ADAMS
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Nöroloji, Neurology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nörobilim Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 202

Özet

Yaşlanma, bir organizmadaki çok sayıda içsel ve dışsal değişikliğin nihai birleşimi olan doğal bir süreçtir. Yaygın inancın aksine, beyin yaşlanmasının nöron kaybı olmadığı, küçük hücresel ve sinaptik değişikliklerin beyin yaşlanmasına katkıda bulunduğu gösterilmiştir. Bu nedenle moleküler ve hücresel değişiklikler beyin yaşlanma sürecine daha fazla ışık tutabilir. Genomik kararsızlık, telomer yıpranması, hücresel yaşlanma gibi yaşlanmanın bazı ayırt edici özellikleri vardır, bu özellikler farklı organizmalarda gözlenen ortak özelliklerdir. Smurf2 gibi yaşlanmanın ayırt edici özelliklerinden birden fazlasını düzenleme becerisine sahip olan bazı ortak faktörler vardır. HECT-domain E3 ubikuitin ligaz Smurf2, birçok hücresel işlemde, telomer yıpranması ve hücresel yaşlanma gibi, önemli rollere sahiptir. Ayrıca yaşlı beyinde gen ekspresyonu daha yüksektir. Smurf2 hakkında birçok yayın olmasına rağmen, çoğu kanserdeki rolüne odaklanmıştır. Bu sebeplerle Smurf2 seviyelerinin beyin yaşlanması açısından incelenmesi gerektiğine inanıyoruz. Çalışmanın ilk amacı, Smurf2'nin ve etkileşimde bulunduğu ortaklarının seviyelerini yaşam boyu incelemekti. Smurf2 protein seviyesi tüm zebrabalığı beyninde önemli ölçüde artmamış olsa da, protein seviyesi telensefalon ve beyincikte (serebellum) önemli ölçüde artmıştır. Ayrıca, hücre içi protein fraksiyonasyonu, sitozolik kısımda zenginleştirilmiş bir Smurf2 seviyesi göstermiştir. Gen ekspresyon seviyeleri durumunda, smurf2 seviyesi yaşlı tüm beyinde önemli ölçüde daha yüksekken, telensefalon ve beyincikte ekspresyonu yaşlanma sırasında azalmıştır. Ayrıca yaşlı telensefalonda mdm2, ep300a ve sirt1 seviyeleri gençlere göre daha düşüktü. Çok değişkenli analize göre, Smurf2 aracılığıyla ubikuitin ekleme, ep300a aracılı asetilasyon ve Sirt1 aracılı deasetilasyon arasında potansiyel bir denge vardır, ancak ilerleyen yaşla birlikte bu denge bozulabilir ve diğer düzenleyici genlerin de hücresel stabiliteyi sürdürmek için rol alması gerekebilir. İkinci amaç, Smurf2'nin beyin yaşlanmasındaki rolünü, indüklenebilir knockin, stabil knockout veya geçici knockdown gibi genetik müdahaleler yardımıyla araştırmaktı. Kararlı knockin ve knockout modellerinin daha detaylı araştırmasından önce genotiplenmesi gerektiğinden, etkili ve güvenilir bir metot bulmak için genotipleme ve fenotipleme yöntemleri kullanıldı. Ayrıca, Vivo-morfolino aracılığıyla geçici knockdown, yetişkin beynine uygulandı ve Smurf2'nin hem genç hem de yaşlı zebra balığı üzerindeki etkilerini incelemek için iki farklı morfolinonun en etkili olduğu enjeksiyon sonrası süreleri belirlendi. Son olarak, diyet rejimleri ve farmakolojik bileşikleri içeren genetik olmayan müdahalelerin, smurf2 ve etkileşim ortaklarının gen ekspresyonu ve nöronal ve proliferasyon/senesans proteinlerinin seviyeleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Zıt kısa süreli diyet rejimleri, aşırı besleme ve kalori kısıtlaması, nöronal proteinlerin, HuC ve DCAMKL1, düzeylerini ve bunların yaşlanma sırasında proliferasyon ve yaşlanma proteinleri ile ilişkisini değiştirdi. Ayrıca, tp53 dışındaki etkileşimli partnerlerinin ve smurf2'nin gen ekspresyon seviyeleri, beslenme rejimlerinden ve yaşlanmadan etkilenmemiştir. Ayrıca, çok değişkenli analiz, smurf2, mdm2, ep300a ve sirt1 arasındaki ilişkinin, diyet rejiminden bağımsız olarak hem genç hem de yaşlılarda korunduğunu göstermiştir; bu, yaşlanma sırasında hücresel stabiliteyi sağlamak için ubikuitin ekleme, asetilasyon ve deasetilasyon arasındaki dengenin korunduğu anlamına gelebilir. Ayrıca, HECT E3 ligazlarının bir inhibitörü olan heclin, Smurf2 aktivitesini inhibe etmek için kullanıldı. Yetişkin zebra balıklarında kullanılmadan önce, etkilerini görmek için embriyolara heclin uygulandı. Heclin dozunun artması hayatta kalma oranını düşürdü ve bazı genlerin ekspresyon seviyelerini büyük ölçüde değiştirdi. Bu nedenle, yetişkin beynine orta doz heclin uygulanmalı ve hedef dışı, spesifik olmayan etkiler yerine hedef etkileri gözlemlemek için nöronal belirteçler incelenmelidir. Birlikte ele alındığında, Smurf2 yaşlanma sırasında potansiyel rollere sahiptir ve beyin yaşlanma sürecini ve muhtemelen yaşa bağlı bilişsel gerilemenin ortaya çıkışını geciktirmek için umut verici bir hedef olabilir.

Özet (Çeviri)

Aging is a natural process that is ultimate combination of numerous intrinsic and extrinsic changes in an organism. Contrary the common belief, brain aging is not a loss of neurons while it has been shown that subtle cellular and synaptic alterations have contribution to brain aging. Therefore, the molecular and cellular alterations may give more insight into the brain aging process. There are some hallmarks of aging that are common features in different organisms including genomic instability, telomere attrition, cellular senescence. There are some common factors with the ability to regulate more than one of the hallmarks of aging such as Smurf2. HECT-domain E3 ubiquitin ligase Smurf2 has several roles in the cellular processes for example, telomere attrition and cellular senescence. Moreover, its gene expression is higher in the aged brain. Although there are several publications about Smurf2, most of them focused on its role in cancer. We believed that Smurf2 levels should be examined in terms of brain aging. The first aim of the study was to examine the levels of Smurf2 and its interacting partners across lifespan. Although the Smurf2 protein level was not increased significantly in the whole zebrafish brain, its protein level was upregulated significantly in telencephalon and cerebellum. Also, subcellular protein fractionation demonstrated an enriched Smurf2 level in the cytosolic part. In the case of gene expression levels, smurf2 level was significantly higher in aged whole brain although its expression was downregulated during aging in telencephalon and cerebellum. In addition, the levels of mdm2, ep300a and sirt1 were lower in the aged telencephalon. According to multivariate analysis there is a potential balance between Smurf2-mediated ubiquitination, ep300a-mediated acetylation and Sirt1-mediated deacetylation but with advancing age, this balance may disrupt and other regulatory genes should also take a role to sustain cellular stability. The second aim was to investigate the roles of Smurf2 on brain aging with the help of genetic interventions including inducible knockin, stable knockout or transient knockdown. Since stable knockin and knockout models should be genotyped before further investigations, the genotyping and phenotyping methods were employed to find an efficient and reliable way. Also, transient knockdown via Vivo-morpholino was applied to adult brain and efficient post injection times of two different morpholinos were identified in order to examine the effects of Smurf2 knockdown in both young and old zebrafish. Lastly, it was aimed to examine the effects of non-genetic interventions including dietary regimens and pharmacological compounds on the gene expression of smurf2 and its interacting partners and the levels of the neuronal proteins and proliferation/senescence proteins. The opposing short-term dietary regimens, overfeeding and caloric restriction, were altered the levels of neuronal proteins, HuC and DCAMKL1, and their relation with proliferation and senescence proteins during aging. Also, the gene expression levels of smurf2 and interacting partners except tp53 was not influenced by dietary regimens and aging in terms of whole brain. Also, multivariate analysis indicated that the correlations among smurf2, mdm2, ep300a and sirt1 were conserved in both young and old ages independent to dietary regimen which may imply that the balance between ubiquitination, acetylation and deacetylation is maintained in order to provide cellular stability during aging. Heclin, an inhibitor of HECT E3 ligases, were employed to inhibit Smurf2 activity. Before using in adult zebrafish, heclin was applied to embryos to see its effects. The higher dose of heclin decreased the survival ratio and altered the gene expression levels of downstream gene drastically. So, moderate dose of heclin should be applied to the adult brain and neuronal markers should be examined to observe target effects rather than off-target, unspecific impacts. Taken together, Smurf2 has potential roles during aging and it could be a promising target to delay the brain aging process and probably the onset of age-related cognitive decline.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    828544

    Impact of the inflammatory process in the aging brain: Evidence from in vitro and ex vivo models

    Yaşlanan beyinde inflamasyon sürecinin etkisi: In vıtro ve ex vıvo modellerinden elde edilen kanıtlar

    SERENA SEVDİYE AKTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Nörobilim Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MICHELLE MARIE ADAMS

  2. Tez No

    822004

    Modeling long-term dynamic effects of brain injury on biological mechanisms of potential Parkinson's disease progression

    Beyin hasarının olası Parkinson hastalığı oluşumundaki biyolojik mekanizmalar üzerinde uzun dönemli dinamik etkilerinin modellenmesi

    NEZİHE NAZLI GÜL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖNENÇ YÜCEL

    PROF. DR. YAMAN BARLAS

  3. Tez No

    436359

    Effects of aging and short-term dietary restriction on neurogenesis and cellular senescence in the Zebrafish (danio rerio) brain

    Yaşlanma ve kısa dönem kalori kısıtlamasının zebra balığı (danio rerio) beyninde nörogenez ve hücresel yaşlanma üzerindeki etkileri

    BEGÜN ERBABA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Nörolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Nörobilim Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MICHELLE MARIE ADAMS

  4. Tez No

    801004

    Yağlı diyet ve karaciğer toksisitesi oluşturulan in vivo modelde kahve tüketiminin etkisinin araştırılması

    Investigation of the effect of coffee consumption in the in vivo model with fatty diet and liver toxicity

    ALPEREN CAN ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Beslenme ve DiyetetikNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Gastronomi ve Mutfak Sanatları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EDA GÜNEŞ

  5. Tez No

    350671

    Taze ve ticari vişne sularının antioksidan kapasitesi ve kapiler elektroforez yöntemi ile organik asit içeriklerinin incelenmesi

    Determination and comparison of the amount of antioxidants and organic acid content of fresh and commercial cherry (Prunus Cerasus) juices

    EBRU ÇEVİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BEDİA ERİM BERKER

Geri Dön