Investigation of the effect of DNA topoisomerase IIβ on neuronal survival by regulating LPS-induced microglia-mediated neuroinflammation
DNA topoizomeraz IIβ'nin LPS ile indüklenen mikroglia aracılı nöroinflamasyonu düzenleyerek nöronal sağkalım üzerindeki etkisinin araştırılması
- Tez No: 795237
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVİM IŞIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Nöroloji, Biology, Neurology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Üsküdar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Tip II DNA topoizomerazlar, DNA replikasyonu, rekombinasyonu veya gen transkripsiyonu dahil olmak üzere hücresel süreçlerdeki aşırı sarma, katenasyon veya düğümlenme gibi topolojik sorunları DNA'da geçici çift sarmal kırıklar oluşturarak çözen enzimlerdir. Memelilerde bu enzimlerin DNA topoizomeraz IIa (topo IIα) ve DNA topoizomeraz IIβ (topo IIβ) olarak adlandırılan iki izoformu vardır. Topo IIa esas olarak çoğalan hücrelerde kromozom ayrışmasıyla ilgili sorunları çözerken bulunurken, topo IIβ gen transkripsiyonunda daha özel işlevler gerçekleştiren hem çoğalan hem de çoğalmayan hücrelerde ifade edilir. Topo IIβ, nükleozom yapısını gevşetmek ve DNA'yı transkripsiyon komplekslerine erişilebilir kılmak için çift sarmalda kırıklar üretir. Topo IIβ, özellikle gelişim sinir sistemindeki süreçlerde çok önemli bir işleve sahiptir. Topo IIβ'nin iyon kanallarının aksonal büyümesi, oryantasyonu ve ekspresyonu gibi nöral farklılaşma ile ilgili genlerin transkripsiyonunu düzenlediği gösterilmiştir. Topo IIβ'nin susturulması, nöronlarda nörodejenerasyon benzeri bir etkiye neden olur. Öte yandan, nöral kaynaklı mezenkimal kök hücrelerde topo IIβ'nin susturulması, inflamasyon ile ilişkili genlerin ekspresyonunun artmasına neden olur. Yukarıda belirtilen veriler doğrultusunda, hipotez, topo IIβ'nin nöroinflamatuar yolları kontrol eden ve mikroglia aracılı nöroinflamasyonun neden olduğu hasarı önleyebilen anahtar düzenleyici proteinlerden biri olabileceği yönündedir. Mikroglia ve nöronlar tarafından salgılanan faktörlerin çift yönlü etkilerini incelemek için en verimli ko-kültür türü, transwell kültür modellemesidir. Bu yöntemde, iki hücre tipi yarı geçirgen bir zarla ayrılır. Direk temas olmaksızın hücre tiplerinden salgılanan faktörlerin çift taraflı geçişine izin verir. Mikroglia - nöron ilişkisinde topo IIβ'nin nöronal hücre indeksi üzerindeki modülatör etkisini analiz etmek için, HMC3 hücreleri topo IIβ plazmidi ile transfekte edildi, ardından mikroglia hücrelerini aktive etmek için lipopolisakarit (LPS) uygulandı. Transwell ko-kültür sisteminde, hücrelerin teması olmadan faktörlerin etkin bir şekilde salgılanmasına izin verildi. Transwell kültür sisteminin üst kısmına HMC3 hücreleri ve alt kısmına nöral farklılaştırılmış SH-SY5Y hücreleri ekilmiştir. Topo IIβ'nin SH-SY5Y hücrelerinin hücre indeksi üzerindeki etkisi, Gerçek Zamanlı Hücre Analizi (RTCA) cihazı ile sürekli olarak takip edildi. Daha sonra, nöronların canlılığını kontrol etmek için MTT testi yapıldı. Gruplar arasında apoptozu karşılaştırmak için Annexin V testi de yapıldı. Sonuç olarak, ko-kültür grupları arasında, LPS hücre hasarına neden olarak hücre indeksi değerinde yaklaşık %75'e varan bir düşüşe neden olurken, TOP2B aşırı ekspresyonunun hücre indeksini yaklaşık %120'ye çıkardığını ortaya koyuyor, bu da topo IIβ'nin kültürdeki nöronal hücrelerde indeksi LPS kaynaklı ve mikroglia aracılı nöroenflamasyona karşı koruduğunu göstermektedir. TOP2B aşırı ekspresyonu, indeksi %150'ye çıkarmış olup, bu da hücre indeksini kendi başına da olumlu yönde etkileyeceğini göstermektedir. MTT sonuçları, TOP2B'nin hücre canlılığını olumlu yönde etkilediğini, LPS indüksiyonu ile ve LPS indüksiyonu olmadan, sırasıyla %120 ve %200 değerlerine yükselttiğini ortaya koydu. Sonuç olarak, mikrogliada TOP2B aşırı ekspresyonu, kronik nöroinflamasyonu modüle ederek hücre canlılığı açısından büyük etki yapabilir. Bu araştırma mikroglia – nöronlar arasındaki dengenin bozulduğu ve canlılığı olumsuz yönde etkileyen nörodejeneratif hastalıklara ışık tutabilir.
Özet (Çeviri)
Type II DNA topoisomerases are the enzymes that solve the topological problems such as supercoiling, catenation or knotting in cellular processes including DNA replication, recombination or gene transcription by creating transient double strand breaks in DNA. There are two isoforms of these enzymes in mammals called as DNA topoisomerase IIα a (topo IIα) and DNA topoisomerase IIβ (topo IIβ). While topo IIα is mainly present in proliferating cells solving the problems related to chromosome seggragation, topo IIβ in expressed in both proliferting and non proliferating cells performing more specialized functions in gene transcription. Topo IIβ generates double strand breaks to relax nucleosome structure and make DNA accessable to transcription complexes. Topo IIβ has crucial function in processes especially in the development nervous system. It has been demonstrated that topo IIβ regulates the transcription of the genes related to neural differentiation such as axonal growth, orientation and expression of ion channels. Silencing of topo IIβ causes neurodegeneration-like effect in neurons. On the other hand, silencing of topo IIβ in neural induced mesenchymal stem cells resulted in increased expression of inflammation-related genes. In line with the data mentioned above, the hypothesis is that the topo IIβ may be one of the key regulatory proteins that control neuroinflammatory pathways and may prevent damaged caused by microglia-mediated neuroinflammation. To study the bidirectional effects of factors secreted by microglia and neurons, the most efficient type of co-culture is transwell culture modeling. In this method, the two cell types are separated by a semipermeable membrane. Although there is no direct contact, it allows the bilateral passage of factors secreted from cell types. In order to analyze the modulatory effect of topo IIβ on neuronal cell index in microglia – neuron relationship, HMC3 cells were transfected with the topo IIβ plasmid, followed by the application of lipopolysaccharide (LPS) to activate the microglia cells. In the Transwell co-culture system, effective secretion of factors was allowed without the cells contacting with each other. HMC3 cell line was seeded in the upper part of the Transwell culture system and neural differentiated SH-SY5Y cell lines in the lower part. Effect of the topo IIβ on cell index of SH-SY5Y cells was monitored continuously with the Real Time Cell Analysis (RTCA) device. Then, MTT assay was performed to check the viability of neurons. Annexin V assay was also performed to compare the apoptosis among groups. The results revealed that, among the co-culture groups, while LPS caused a cell damage resulting a decrease in the cell index value approximately to 75%, TOP2B overexpression increased the cell index approximately to 120%, which exhibits that the topo IIβ protects the neuronal cells in culture against LPS induced and microglia-mediated neuroinflammation. TOP2B overexpression increased the index to 150% alone by itself, which shows that it can influence the cell index positively. MTT results revealed that TOP2B positively affects the cell viability, makes it 120% and %200 with or without LPS induction, respectively. As a conclusion, the overexpression of TOP2B in microglia might be very effective in terms of cell viability by modulating the chronic neuroinflammation. This research may enlighten the way for the neurodegenerative diseases, in which the balance between microglia – neurons is disrupted and effecting the viability in a negative way.
Benzer Tezler
- 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
- 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
- Doksorubisin kardiyotoksisitesinin önlenmesinde deksrazoksan ve silimarin etkinliğinin karşılaştırmalı olarak araştırılması
Comparative investigation of the efficiency of dexrazoxane and silymarin in rats with doxorubicin-induced cardiotoxicity
EMRAH İPEK
Doktora
Türkçe
2017
PatolojiAdnan Menderes ÜniversitesiPatoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECAİ TUNCA
- The effects of naphthoquinones isolated from Onosma species on DNA topoisomerases and their cytotoxic properties
Onosma türlerinden izole edilen naftokinonların DNS topoizomeraz üzerine etkileri ve sitotoksik özellikleri
ÖZGE GÜZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Biyomühendislikİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. ERDAL BEDİR
DOÇ. SEVİL ZENCİR
- Bortezomib' in etoposid ve kamptotesin ile birlikte ökaryotik dna topoizomeraz enzimleri üzerine in vitro inhibisyon etkilerinin araştırılması
The investigation of in vitro inhibition effects of bortezomib in combined with etoposide and camptotheci̇n on eukaryotic dna topoisomerase enzymes
ÇİYDEM TIRINOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyokimyaAksaray ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMİNE ÖKSÜZOĞLU