Alzheimer hastalığında long non-coding RNA (LNCRNA) profillerinin araştırılması

Abstract

Alzheimer Hastalığı (AH), ileri yaşta en sık görülen, hücre dışında amiloid beta plak birikimi, hücre içinde nörofibriler yumaklar ve sinir sisteminde nöron kayıplarıyla karakterize nörodejeneratif bir hastalıktır. Uzun kodlamayan RNA' ların (long non-coding RNA= lncRNAs) gen ekspresyonunu transkripsiyonel, post-transkripsiyonel ve epigenetik düzeyde regüle edebildikleri bilinmektedir. Son araştırmalarda birçok lncRNA'nın AH' de sinir sisteminde amiloid beta (A) üretimini ve sinaptik kaybı regüle ettiği gösterilmiştir. Araştırmamızda AH' de ekspresyonları değişen ve hastalığın patogenezine katkısı olabileceğini düşündüğümüz lncRNA' ları belirlemeyi amaçladık. Pamukkale Üniversitesi Tıp Fakültesi Nöroloji Anabilim Dalı'na başvuran hastalardan (23 kişi Alzheimer hastası; 33 kişi kontrol grubu) gönüllü onam formu ve etik kurul izni ile periferik kan örnekleri alındı. AH'de lncRNA' ların değişen ekspresyonlarını incelemek için, muhtemel AH teşhisi alan bireylerin (n=4) ve sağlıklı kontrol gruplarının (n=4) periferik kan-mononükleer hücrelerinden (peripheral blood mononuclear cells=PBMC) elde edilen total RNA'lar mikrodizin analizi ile değerlendirildi. Analiz sonucu kat değişimi en fazla olan (fc<1.5 / fc>1.5) lncRNA'lar belirlenerek, hasta ve kontrol gruplarında kantitatif eş zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (qRT-PCR) ile bazı lncRNA'ların ekspresyon değişimleri araştırıldı. Çalışmamızda Alzheimer hastalığı ile ilişkili olabilecek lncRNA'ların profilleri belirlendi. Mikrodizin analizi sonucunda toplamda 31 downregüle ve 41 upregüle lncRNA saptanmış olup bu lncRNA'lardan, lnc-AL445989.1-2, LINC01420, TTC39C-AS1, lnc-CSTB1 ve LOC728763' ün ekspresyonları qRT-PCR ile değerlendirildi ve doğrulandı. AH PBMC lncRNA profilleri KEGG analizi ile değerlendirildiğinde; lncRNA'ların bazı metabolik yolaklarla anlamlı ilişkisi belirlendi. Bunlar TNF sinyal yolağı, PI3K/AKT, Ras, MAPK yolakları; glutamerjik, dopaminerjik, kolinerjik sinapslar; GABA ve nörotrofin sinyal yolaklarıdır. Araştırmamız, mRNA'lara göre daha doku-spesifik olan lncRNA'ların, AH PBMC' lerinde lncRNA profillerinin belirlenmesi açısından ilk olma özelliği taşımaktadır. Bu bulguların AH patogenezinde bilgi verici rolü olduğunu ve ileriki çalımalarla desteklenebileceğini düşünmekteyiz.Anahtar Kelimeler: Alzheimer, Long non-coding RNA, qRT-PCR, mikrodizin

Alzheimer's Disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by accumulation of extracellular amyloid beta plaques, neurofibrillary tangles within the cell, and neuronal loss in the nervous system, the most common in elderly. Long non-coding RNAs (lncRNAs) are known to regulate gene expression at transcriptional, post-transcriptional, and epigenetic levels. Recent studies have shown that many lncRNAs regulate amyloid beta (Aβ) production and synaptic loss in the nervous system in AD. In our study, we aimed to determine the expression of lncRNAs in AD which may alter expression and contribute to the pathogenesis of the disease. Peripheral blood samples were obtained from patients admitted to the Neurology Department of Pamukkale University Medical Faculty (23 patients with Alzheimer's disease, 33 control group) with voluntary consent form and ethics committee. Total RNA obtained from peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of subjects with probable AD (n = 4) and healthy control groups (n = 4) was examined to determine the altered expression of lncRNAs in AD were evaluated by microarray analysis. LncRNAs with the highest end-to-end fold change (fc <1.5 / fc> 1.5) were identified and quantified by quantitative real time polymerase chain reaction (qRT-PCR) in patient and control groups were confirmed. In this study, the profiles of lncRNAs that may be associated with Alzheimer's disease were determined. A total of 31 downregulated and 41 upregulated lncRNAs were detected as a result of microarray analysis. From these lncRNAs, expression of lnc-AL445989.1-2, LINC01420, TTC39C-AS1, lnc-CSTB1 and LOC728763 were confirmed by qRT-PCR. When assessed by KEGG analysis of AD PBMC lncRNA profiles; LncRNAs were significantly associated with some metabolic pathways. These include TNF signaling pathway, PI3K/AKT, Ras, MAPK pathways; glutamergic, dopaminergic, cholinergic synapses; GABA and neurotrophin signaling pathways. Our study is the first to identify lncRNA profiling in AH PBMCs of more tissue-specific lncRNAs compared to mRNAs. We think that these findings are informative in the pathogenesis of AD and can be supported by further studies.Keywords: Alzheimer, long non-coding RNA, qRT-PCR, microarray