Otistik spektrum bozukluğunun genetik altyapısının ve moleküler sinyal yolaklarının araştırılması

Abstract

Otizm, Otizm spektrum bozukluğu (OSB)'nun yaygın bir alttipidir. Nörogelişimsel hastalıklar grubunda yer alan OSB'nin oluşmasında özellikle belirli gen bölgelerindeki polimorfizm, mutasyon gibi değişiklikler sorumludur. Son yıllarda yapılan pek çok çalışmada, glutamat düzeyinin OSB'de belirleyici bir faktör olduğu gösterilmiştir. Glutamaterjik nörotransmisyonda meydana gelen değişiklikler, glutamat reseptör genlerindeki mutasyonlar ve ekspresyonunu etkileyen faktörler nörogelişimsel bozukluklarla ilişkilendirilmektedir. Ayrıca bazı beyin bölgelerinde (amigdala-hipokampus) glutamat düzeyinin, otistik bireylerde, sağlıklı bireylere oranla daha yüksek olduğu bulunmuştur. Aynı zamanda yetişkin otistik bireylerde de artmış glutamat düzeyi gözlenmiştir. Glutamat düzeyindeki artış, glutamaterjik nörotransmisyonunun bozukluğuyla ilişkili olabilmektedir. Son zamanlardaki çalışmalar, immün-bağımlı proteinleri kodlayan genler ve OSB arasındaki ilişkiyi vurgulamakta, ayrıca beyin gelişimindeki ve sinaptik fonksiyonlardaki uzun süreli nöroimmün sistem anomalilelerini göstermektedir. Otizmin etiyolojisinde rol oynayan etmenler henüz tam olarak bilinmemektedir. Ancak tıbbi bozuklukların da sıklıkla bu sendrom ile beraberliği biyolojik etiyolojinin varlığını iyice ortaya çıkartmaktadır. Genetik faktörler otizmde oldukça önemli olmasına rağmen, etiyolojisini açıklamak için tek başına yeterli değildir. Çevresel etmenlerle birlikte genetik faktörler hastalığın açığa çıkmasına neden olmaktadır.Çalışmamızda, nöron kök hücrelerini kullanarak otizmin hücresel modellemesini oluşturmayı ve biyoinformatik olarak GRID2 (Glutamat reseptör, iyonotropic delta 2) geni ile etkileşime giren ve anlatımını etkileyen proteinleri saptayarak, hücre kültürü koşullarında, bu etkileşimi canlandırmayı, böylece GRID2 gen anlatımındaki değişimleri GZ (Gerçek Zamanlı) PCR yöntemi ile göstermeyi amaçladık. Yaptığımız biyoinformatik analizler TNF-α'nın GRID2 gen ifadesindeki azaltıcı etkinin, Cdc42 ve GOPC genlerini aktive ederek bunu gerçekleştirdiğini göstermektedir. TNF-α bu etkisini farklılaşmamış nöral kök hücrelerde de göstermekle birlikte, farklılaşmış nöronlarda bu etkisini 2 kat arttırmıştır. Biz TNF-α stimülasyonuyla oluşturduğumuz nörodejenerasyon modelinde TNF-α sinyal yolağı üzerinden kaspaz-3'ün GRID2 reseptör gen ifadesini azalttığını bulduk. Bulduğumuz sonuçlar, GRID2 gen ifadesindeki artışın kaspaz-3'ü ve dolayısıyla nörodejenerasyonu baskılayıcı etkisi olacağını göstermektedir. Nöronlarda retrovirüsle GRID2 geninin miRNA enfeksiyon tekniği kullanılarak gen ifadesinin arttırılmasının nörodejenerasyonu engelleyici etkisi olabileceğini düşünmekteyiz. Ayrıca in vitro olarak TNF-α sinyal yolağı ile ilgili bulduğumuz sonuçlar, otizmde TNF-α düzeyindeki artışın biyogöstergeç olabileceği görüşünü güçlendirici niteliktedir.

Autism is the one of the most common subtypes of autism spectrum disorder (ASD). Changes such as polymorphism or mutation in particular gene regions are known to be responsible for occurring ASD that takes part in the group of neurodevelopmental diseases. In many studies it has shown the glutamate level is a determining factor in autism. Variations in glutamatergic neurotransmission, mutations and multipl factors that effects glutamate receptor gene's expression are associated with neurodevelopmental disorders. Supportively found, in autistic individuals in some brain regions (amygdala-hippocampus) glutamate level is higher than healthy individuals. Also in adult autistic individuals, increased glutamate level is observed. This increase in glutamate level, might be related to glutamatergic neurotransmission anomaly. Studies point the relationsip between immune-dependent coding genes and ASD, additionally these studies show long term neuroimmunoligical anomalies in brain development and synaptic functions. Altough factors play role in autism etiology are not clearly known yet. But biological etiology clearly show up when medical defects are commonly come out with autism symptoms. Unison of genetic and environmental factors causes autism. In our study, we aimed modelling autism , bioinformatically determining proteins interact with GRID2 (glutamate receptor, ionotropic, delta 2) gene and effect its expression by using neural stem cells . Furthermore, we aimed simulate this interaction in cell culture conditions and show changes in GRID2 gene expression with Real-Time polymerase chain reaction (RT-PCR). We gained substantial results by stimulate cells with tumor necrosis factor alpha (TNF-α). Our bioinformatics analysis showed, TNF-α regulates GRID2 gene expression by activating Cdc42 and GOPC genes. TNF-α 2 times effective on differentiated neurons compared to neural stem cells. Our data showed that incresement in gene expression of GRID2 has effect on caspase-3 consequently it is suppressor on neurodegeneration. We suggest that, increased gene expression level of GRID2 can show inhibitory effect on neurodegeneration in neurons when miRNA infection technique with retrovirus is used. Moreover, our finding that is related to in vitro TNF-α signal pathway showed that increasement in TNF-α level in autism can be biomarker.