Mir-124`ün beyin gelişimi üzerine olan etkisinin araştırılması

Abstract

Memeli vücudunun büyüklüğünü doğum öncesi ve doğum sonrası dönemlerde farklı şekillerde düzenlenen genetik ve epigenetik mekanizmalar belirlemektedir. miR-124 hem gelişmekte olan hem de olgun beyindeki pronöronal rolü ile iyi tanınan ve beyinde, özellikle de hipokampuste bol bulunarak belirli genlerin ifadesini doğrudan etkileyebilen epigenetik bir faktördür. Evrimsel süreçte dizisinin ve ekspresyon paterninin korunmuş olması Merkezi Sinir Sistemi (MSS) gelişiminde kritik öneme sahip olduğuna işaret etse de miR-124'ün nöronal gelişimdeki rolü tam olarak açıklanamamaktadır.Çalışmamızda Balb/c ırkı farelerin postnatal çalışma kapsamında miR-124-3p mikroenjeksiyonu sonucunda (miR-124*) dünyaya gelen yavruların 120 gün boyunca haftalık yem tüketimleri ve kilo takipleri yapılmış, 2 aylık olduklarında açık alan, delikli tahta, yeni nesne tanıma, Y labirent, kuyruktan asma, sosyal alan, bilye gömme ve koku deneyi gibi davranış deneyleri uygulanmıştır. Prenatal çalışma kapsamında ise 19,5 günlük embriyodan hipokampus çıkarılıp hem RNA izole edilmiş hem de kültürü yapılıp Epidermal Büyüme Faktörü (EGF) uygulanan (EGF(+)) ve uygulanmayan (EGF(-)) gruplara ayrılarak NS (NS) elde edilmiştir. NS'in sayı ve alan ölçümleri yapıldıktan sonra RNA izole edilmiştir. Böylece hem hipokampus hem de EGF (+) ve EGF (-) NS'de Sox8, Sox9, Sox10, Dcx ve Neurod1 mRNA ekspresyon seviyeleri araştırılmıştır. Sox8 ekspresyonu hipokampuste miR-124* dişilerde arttığı miR-124* erkekte ise azaldığı saptanırken, miR-124* erkeğin NS'inde EGF (-) iken artmış ancak EGF (+) iken değişmediği saptanmıştır. Sox9 ekspresyonu hipokampuste miR-124* erkekde artarken, miR-124* dişide azalmıştır, NS'de ise EGF (-) iken kontrole kıyasla miR-124* dişide ekspresyon seviyesi değişmezken, miR-124* erkekde azalmıştır. Sox10 ekspresyon seviyesi hipokampuste miR-124* erkekde kontrol erkeklerden (p<0,05) ve miR-124* dişiden (p<0,05) daha yüksek bulunmuştur, NS'de ise hem EGF (-) hem de EGF (+) iken kontrol dişiye kıyasla miR-124* dişide Sox10 ekspresyon seviyesi azalırken, miR-124* erkeklerde EGF (-) iken değişmemiş, EGF (+) iken azalmıştır. Dcx ekspresyonu miR-124* dişide artmışken miR-124* erkekde azalmıştır, NS'de ise miR-124* dişide EGF (-) iken değişmezken, EGF (+) iken azalmıştır ancak miR-124* erkekde EGF (-) ve EGF (+) iken değişmemiştir. Neurod1 ekspresyonu miR-124* dişide ve miR-124* erkekde artmıştır, NS'de ise miR-124* dişide EGF (-) iken azalırken, EGF (+) iken değişmemiştir, miR-124* erkekde ise EGF (-) iken Neurod1 ekspresyonu artarken EGF (+) iken azalmıştır.Bu çalışma ile miR-124-3p'nin döllenmiş yumurtaya mikroenjekte edilmesi sonucu oluşan epigenetik bir modifikasyonun (paramutasyon) varlığı Balb/c farelerde ilk kez ispatlanmıştır. Saptanan vücut büyüklüğü kalıtımı Mendel genetiği ile açıklanamamaktadır. Bu çalışma, alternatif bir model olarak mir-RNA aracılı epigenetik modifikasyon modelini önermektedir. Anahtar Kelimeler: miR-124-3p; beyin; davranış deneyleri; nörosfer; hipokampus; mRNA ekspresyonu

The size of the mammalian body is determined by genetic and epigenetic mechanisms via different pathways during the prenatal and postnatal periods. miR-124 is one of the epigenetic tools affecting expression of specific genes is well recognized for proneuronal role in the brain and found to be in abundance in the brain, especially in the hippocampus. Although the conservation of the sequence and expression pattern in the evolutionary process indicates that it is critical function in the development of the central nervous system, the role of miR-124 in neuronal development is fully elucidated. In the present work, within the postnatal study of the Balb/c mice offspring born after miR-124-3p microinjection (miR-124*), weekly feed consumption and weight tracking of the offspring for 120 days and at 2-month-old behavioural experiments such as open field, hole-board, novel object, Y maze, tail suspension, social field, marble burying and odour test were performed. Within the prenatal study, hippocampus was removed from 19.5 days old embryos which were cultured and used for RNA isolation. Neurosphere (NS) was obtained from this culture which were divided into epidermal growth factor (EGF) applied (EGF (+)) and non- applied (EGF (-)) groups. After the counting and area measurements of NS RNA isolation were performed. Thus, expression levels of Sox8, Sox9, Sox10, Dcx and Neurod1 mRNA were investigated in both hippocampus and EGF (+) and EGF (-) NS.While the Sox8 expression increased in miR-124* females hippocampus, it was found to be decreased in miR-124* males, whereas in NS of miR-124* male it increased in EGF (-) but not in EGF (+) group. Sox9 expression in the hippocampus was increased in miR-124* males, decreased in miR-124* females, whereas in NS from EGF (-) group it was decreased in miR-124* M, while the expression level in miR-124* females did not change in comparison with control. Sox10 expression was higher in the hippocampus than the control male (p<0.05) and miR-124* females (p<0.05), in miR-124* males, whereas in NS both EGF (-) and EGF (+) group Sox10 expression level was decreased in miR-124* F compared to control female, while it was not different in miR-124* males NS from EGF (-) it was decreased in EGF (+) group. While Dcx expression was increased in miR-124* females, it was decreased in miR-124* M, while in miR-124* females NS EGF (-) group it was not changed, in EGF (+) it was decreased, and in miR-124* males EGF (-) and EGF (+) it was not changed. Expression of Neurod1 was increased in miR-124* females and miR-124* males, whereas in NS it decreased in EGF (-) in miR-124* females, but not in EGF (+), in miR-124* males NS EGF (-) it was increased but in EGF (+) was decreased.In this study, the existence of an epigenetic modification (paramutation) as a result of microinjection of miR-124-3p into the fertilized egg demonstrated for the first time in Balb/c mice. Increased body size heritability cannot be explained by Mendelian genetics. This study suggests an alternative model of mirRNA-mediated epigenetic modification.Keywords: miR-124-3p; brain; behavioural experiments; neurosphere; hippocampus; mRNA expression