Effects of enhanced TrkA signaling in mouse embryonic stem cell-derived basal forebrain cholinergic neurons against the in vitro neurodegenerative process of Alzheimer's disease
Fare embryonik kök hücrelerinden başkalaştırılmış bazal ön beyin kolinerjik nöronlarda TrkA sinyalinin upregüle edilmesinin in vitro Alzheimer hastalığı nörodejeneratif sürecine karşı etkisinin araştırılması
- Tez No: 787228
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERKAN KİRİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Genetik, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Alzheimer Hastalığı (AH) dünya üzerinde 50 milyondan fazla insanı etkilemekte olan bir nörodejeneratif hastalıktır. Yoğun çalışmalara rağmen, günümüzde halen AH'ye karşı etkili bir tedavi yöntemi geliştirilememiştir. Sinir sistemi regülasyonunda önemli roller üstlenen nörotrofin ve reseptörlerinin seviyelerindeki anormallikler ve nörotrofin sinyalizasyonundaki fonksiyonel bozuklukluklar uzun zamandır AH ile ilişkilendirilmektedir. Nörotrofin ailesinin dört adet üyesi bulunmakta olup; bunlar Sinir Büyüme Faktörü (NGF- Nerve Growth Factor), Beyinde Türetilmiş Sinir Hücresi Büyüme Faktörü (BDNF-Brain-derived neurotrophic factor), Nörotrofin-3 (NT3-Neurotrophin-3) ve Nörotrofin- 4/5 (NT4/5-Neurotrophin- 4/5)' tir. Nörotrofinler, yüksek bağlanım ile kendilerine ait Tropomiyozin reseptör kinaz (Trk) reseptörleri ile etkileşime girerek nöron gelişimini ve farklılaşmasını, hücre hayatta kalımını ve sinaptik plastisiteyi etkileyen sinyal yolaklarını tetiklerler. Bu sıralanan özellikler, Trk sinyalizasyonunun modülasyonunu AH nörodejerasyonuna karşı kullanılabilinecek potensiyel bir tedavi yaklaşımı olarak görülmesini sağlamaktadır. Bu sebeple, nörotrofin sinyalizasyonunu kontrol eden önemli reseptör bölgelerinin moleküler olarak detaylı tanımlanması, nörotrofin regülasyonunun AH'deki rolünün daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. Önceki çalışmamızda, Trk reseptörlerinde korunmuş olan KFG bölgesinin (3 amino asit) TrkA reseptöründen çıkarılmasının hem reseptör seviyesini hem de sinyalizasyonunu arttırdığı gösterilmiştir. NGF aracılı TrkA sinyalizasyonu ve TrkA reseptörlerinin yüksek ekspresyonu, AH'de en çok etkilenen hücre tipleri arasında olan bazal ön beyin kolinerjik nöronlarında (BFCN) görülür ve çok önemli roller oynar, bu da TrkA reseptörünün modifikasyonunun BFCN'deki nörodejenerasyon için potansiyel bir yaklaşım olabileceğine işaret etmektedir. Bu sebeplele, bu tez çalışmasında BFCN'lerde upregüle edilmiş TrkA sinyalizasyonunun in vitro AH'ye karşı olabilecek etkileri anlamlandırılmaya çalışılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, fare embryonik kök hücre (FEKH) temelli nöron farklılaştırma modellemesi kullanılmış olup doğal fenotip (WT) ve KFG bölgesi CRISPR-Cas9 gen düzenleme yöntemi ile çıkarılmış (TrkA-KFG) iki farklı genotipteki FEKH'ler direkt olarak BFCN'ye farklılaştırılmıştır. Farklılaştırılan nöronlar önce karakterize edilmiş ve sonuçları takriben in vitro amiloid-beta (1-42) (Aβ(1-42)) toksisitesi yaratılarak AH modeli sağlanmıştır. Çalışmamız sonunda elde edilen sonuçlar göstermektedir ki KFG bölgesinin çıkarılması TrkA reseptör seviyesinin artışına sebep olurken, bu bölgenin çıkarıldığı nöronlar Aβ(1-42)' nin sebep olduğu nöron ölümüne karşı daha dirençlidir. Bu bulgumuza ek olarak, upregüle edilmiş olan TrkA reseptörünün BFCN'lerin sinaptik yoğunluğundaki Aβ(1-42)'nin sebebiyet verdiği bozulmaya karşı koruduğu gözlemlenmiştir. Araştırmalarımız bu korunmanın MAPK/ERK sinyal yolağı üzerinden gerçekleştiğini göstermiştir. Bu araştırmada değerlendirilen KFG modeli, nörotrofin seviyelerini değiştirmek veya Trk reseptörlerini küçük moleküller ile etkilemek yerine, Trk resetörlerini spesifik nöron tiplerinde daha duyarlı ve aktif hale getirdiği için literatürdeki diğer in vitro AH modellerinden farklılık göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Alzheimer's Disease (AD) is the most common neurodegenerative disease affecting more than 50 million people worldwide, and there is still no cure for AD despite extensive research efforts. The underlying cause of the disease is not well understood. Abnormal levels of neurotrophins and their receptors, and defects in neurotrophin signaling have long been correlated with AD. The neurotrophin family has four members, which are nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), neurotrophin-3 (NT3), and neurotrophin-4/5 (NT4/5), and these factors mediate neuronal development, differentiation, cell survival, and synaptic plasticity through their high-affinity Tropomyosin receptor kinase (Trk) receptors. Modulation of neurotrophin signaling has been considered a potential therapeutic option against the neurodegenerative process of AD; however, there has been limited progress. A better understanding of critical residues in Trk receptors controlling neurotrophin signaling in neurons can potentially pave the road for manipulating the neurotrophin signaling in the AD context. To this end, a previous study from our group demonstrated that deletion of a conserved 3 amino acid domain (KFG domain) increases the TrkA receptor levels and enhances its signaling. NGF-mediated TrkA signaling play crucial roles in basal forebrain cholinergic neurons (BFCNs), which are among the most affected cell types in AD. Therefore, in this thesis, we focused on examining the effects of enhanced TrkA receptor signaling in BFCNs against the in vitro neurodegenerative process of AD, utilizing the KFG system established previously by our group. Towards this goal, we utilized WT and TrkA-KFG in which the KFG domain is deleted in TrkA mouse embryonic stem cells (mESCs), and differentiated the lines to BFCNs. We then characterized the differentiated neurons for their BFCN identity and established in vitro AD model utilizing amyloid-beta (Aβ(1-42)) toxicity. Our results demonstrated that KFG removal leads to increased TrkA levels and TrkA-KFG neurons are more resistant to Aβ(1-42)-mediated neuronal death compared to WT BFCNs. Our work further suggested that enhanced TrkA signaling can protect the synaptic density of BFCNs from Aβ(1-42)-mediated toxicity through the MAPK/Erk pathway. Our approach focusing on the enhanced NGF-TrkA signaling in the concept of in vitro AD differs from other studies in the literature because the aim here is to make the TrkA receptors more sensitive and active in specific neuron types instead of altering neurotrophin levels or influencing their receptors with small molecules.
Benzer Tezler
- Axonal regeneration and expression of neuropeptides and neurofilaments in primary sensory neurons in vitro
Başlık çevirisi yok
GÜRKAN ÖZTÜRK
- Pentilentetrazol ile epilepsi oluşturulmuş sıçanlarda hipokampal elektrofizyolojik değişikliklere zenginleştirilmiş çevrenin etkisi
Effects of enhanced environmental on hippocampal electrophysiological changes in the penthylentetrazole model of epilepsy
SEVAL KELOĞLAN
- Effects of enhanced TRKB signaling in mouse embryonic stem cell-derived cortical neurons against amyloid beta 42-mediated cellular events
Güçlendirilmiş TRKB sinyal yolağının fare kök hücrelerinden dönüştürülmüş kortikal nöronlarda amiloid beta 42 muamelesinin neden olduğu hücresel olaylara karşı etkileri
PERİ BEŞARAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERKAN KİRİŞ
- Effect of concentration and form of nitrogen nutritionon growth and morphology of brassica napus
Azot form ve konsantrasyonlarının brassica napus'un bitki büyüme ve morfolojisine etkisi
ABDULLAH ULAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
ZiraatGottfried Wilhelm Leibniz Universität HannoverToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. WALTER J. HORST
- Kısa dönem antrenmanın trombosit fonksiyonları ve total antioksidan kapasite üzerine etkileri
Effects of short-term exercise training on platelet function and plasma total antioxidant status
ALİ ERDOĞAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2004
SporAnkara ÜniversitesiSpor Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ALİ MURAT ZERGEROĞLU