Miyelin interaktomu: İkili graf tabanlı protein-protein etkileşimli ağlarla multipl skleroz'da hücre-hücre etkileşimlerinin tanımlanması

Abstract

Miyelin kılıfı, bilginin nöronlar üzerinde verimli transferini sağlar ve nöronların işlevi ve sağ kalımı için elzemdir. Miyelin gelişiminde gözlenen bozuklukların veya miyelin hasarının (demiyelinizasyon), elektriksel sinyal iletimini sekteye uğratarak, nöronları atrofiye iterek ve kalıcı fonksiyonel bozukluğa neden olarak multipl skleroz (MS) gibi birçok nörolojik hastalığın kökeninde yattığı bilinmektedir. Bu çalışmada merkezi sinir sisteminde demiyelinizasyonu anlamak için oligodendrosit ve makrofaj hücreleri arasındaki protein-protein etkileşimlerinin belirleyerek MS'de etkili olan ve ilaçlar tarafından hedeflenebilecek yeni sinyal yolaklarının tanımlanmasını amaçladık. Bu amaçlara ulaşmak için, büyük veri yöntemlerini kullanarak oligodendrositler ile makrofaj hücreleri arasındaki protein-protein etkileşimlerinin bir atlası oluşturuldu. Benzersiz bir şekilde, metodolojimiz, tek bir hücre tipi içindeki proteinlerden ziyade hücre-hücre interakt eden proteinleri analiz etti. Ayrıca, MS hastalarının ve kontrollerinin gen ifade profilleri, protein etkileşim verileri ile birlikte değerlendirildi. Sonuç olarak, MS ile ilişkili membran ve hücre dışı proteinler tanımlanmıştır. Bu proteinlerden nörogenezde etkili ve reseptör-ligand gibi özel ilişkisi olan tirozin kinaz ailesinden efrin A7 reseptörü (EphA7) seçilerek hücre kültürü ve fare beyin kesitlerinde boyanıp mikroskopta incelendi. İncelemeler sonucunda EphA7'nin makrofaj hücrelerinde in vivo ve in vitro ifade olduğu gözlemlendi. EphA7'nin bilinen ligandlarından olan EfrinA1, A3, A4 ve A5'in oligodendrosit hücrelerinde farelerde in vivo ve in vitro ifade olduğu gözlemlendi. EphA7'nin oligodendrositlerde eskpresyonu gözlemlenmezken, makrofajlarda efrinA1, efrinA3, A4 ve A5'in ifade edildiği gözlemlendi. Ayrıca efrin ligandlarının astrositlerde de ifade edildiği gözlemlendi. Sonuç olarak EphA7'nin makrofajlarda/mikroglialarda ifade edildiği gözlemlendi. EfrinA1, A3, A4 ve A5 ligandlarının oligodendrosit ve astrosit hücrelerinde ifade edildiği gözlemlendi.

Myelin sheath facilitates efficient transfer of information over neurons and is essential for the function and survival of neurons. Thus, incorrect development of myelin or myelin damage is at the root of many neurological diseases such as multiple sclerosis (MS). Dysmyelination or demyelination disrupts electrical signal transmission, causing neuronal atrophy and permanent functional damage. In order to investigate demyelination in the central nervous system, we aimed to identify the novel MS-associated signaling pathways by identifying protein-protein interactions between oligodendrocyte and immune cells. To achieve this goal, a map of protein-protein interactions between oligodendrocytes and immune system cells was generated using large data methodologies. Uniquely, our methodology analyzed cell-to-cell interacting proteins rather than proteins within a single cell type. In addition, gene expression profiles of MS patients and controls were evaluated along with the protein interaction data. Consequently, MS-associated membrane and extracellular proteins were identified. Ephrin A7 receptor (EphA7) is a member of the tyrosine kinase family and functions in neurogenesis emerged as the top candidate protein. I examined EphA7's expression in cell culture and mouse brain sections using microscopy. EphA7 was expressed macrophages in vitro and in vivo in mouse. Moreover, Ephrins A1, A3, A4, and A5, which are known ligands of EphA7, were expressed in oligodendrocytes in vitro and in vivo in mouse. EphA7 was not present in oligodendrocytes. Ephrins A1, A3, A4, and A5 were expressed in macrophages and Ephrins A1, A3, A4, and A5 was also expressed in astrocytes. As a result, it was observed that EphA7 was expressed in macrophages/microglia. EfrinA1, A3, A4 and A5 ligands were observed to be expressed in oligodendrocyte and astrocyte cells.