Neuropeptidome and GPCRome of Stick Insect: Specific structural and functional aspects of Allatostatin Receptor

Abstract

Eklembacaklılar, dünyadaki hayvan türlerinin yaklaşık dörtte üçünü oluşturur. Bu organizmaların embriyolojik gelişimden beslenmesine, hareket yeteneğinden sosyal davranışlarına, bağırsak hareketlerinden üreme davranışlarına kadar pek çok fizyolojik olayını düzenleyen moleküller nöropeptidler ve bunların ilgili reseptörleridir. Laboratuvar çubuk böceği olarak bilinen Carausius morosus ise hareket yeteneği üzerine çalışılan ve partenogenetik özelliğiyle çok kolay üreyebilen bir türdür. Öte yandan eklembacaklı nöropeptitleri arasında Juvenil Hormonu regüle edenlerin yani allatostatinlerin (AST) özel bir önemi vardır. Bu tezin konusu da C. morosus'un hem allatostatin C reseptörü (AlstR-C) ve AST-C bağlanmasının anlaşılması hem de diğer nöropeptit ve GPCRlerin ortaya çıkarılmasıdır. Çalışmamızın başlarında AlstR-C'nin ligandı ile bağlanma cebinde korunmuş amino asitler olduğu görülmüş ve bu amino asitler mutasyona uğratılarak atomik kuvvet mikroskobu çalışmalarında kullanılmıştır. Dış çevrimlerden üçüncüsünde yer alan bu IXTPP motifi ve N-ucunun ligand bağlanmasında önemli olduğu yapılan deneylerde görülmüştür. Daha sonra diğer AlstR tiplerine ve AST peptitlerine ulaşabilmek için RNA dizileme analizi yapılmıştır. Bunun sonucunda yetişkin C. morosus'ta anlatılan en az 23 farklı nöropeptit transkripti ve 43 tane de GPCR transkripti elde edilmiştir. Bu GPCRlerin hangi dokularda anlatıldığı bulunmuştur. Bu bilgiler gelecekteki nöropeptid-GPCR çalışmalarına yardımcı olacaktır. Bu çalışmada AlstR-AST sisteminin insandaki somatostatin reseptörü ile benzerliğinden yola çıkılmış ve bu kanser hücrelerinin çoğalmasını etkileyip etkilemeyeceği de sorulmuştur. Fakat elde edilen sonuçlara göre ne aktif reseptör ne de peptidin kendisi tümör gelişimini durdurmamaktadır.

The arthropods constitute about three-quarters of the world's animal species. The molecules that regulate many physiological events, from the feeding to development, from locomotion to the social behavior, from the reproductive behavior to the intestinal motility, are the neuropeptides and their cognate receptors. Carausius morosus, also known as laboratory rodent, is a species that is studied on locomotion and can easily reproduce via parthenogenesis. On the other hand, among the arthropod neuropeptides, those that regulate Juvenile Hormone, namely allatostatin (AST), is specially important. The subject of this thesis is understanding the interaction between allatostatin C receptor (AlstR-C) of C. morosus and AST-C, as well as finding the other neuropeptides and GPCRs. At the beginning of our work, it was found that amino acids were conserved in the ligand binding pocket of AlstR-C and these amino acids were mutated and utilized in atomic force microscopy studies. This IXTPP motif, located in the third extracellular loop, together with the N-terminus were found to be important for this interaction. RNA sequencing analysis was then performed to access other AlstR types and AST peptides. As a result, at least 23 different neuropeptide transcripts and 43 GPCR transcripts were obtained from adult C. morosus. Tissue expression profiles of these GPCRs were found. This information will facilitate future neuropeptide-GPCR studies. In this study, about the Alstr-AST system being homologous to the somatostatin receptor of human, we have also asked whether this neuropeptide may affect the proliferation of cancer cells. However, both XTT and in vivo xenograft experiments showed that the peptide or active receptor does not affect tumor growth.