BMAl1'in beyin hasarı sonrası rolününproteomik açıdan incelenmesi

Abstract

Sirkadiyen ritim, iç ve dış uyaranlara bağlı olarak hemen hemen tüm fizyolojik durumlarımızı kontrol eden önemli bir biyolojik saattir. Bunun yanı sıra, sirkadiyen ritmin özellikle beyin felci gibi nörodejeneratif hastalıkların görülmesinde ve bu hastalıklar sonrasında gelişen patofizyolojik süreçlerde önemli bir rolünün olduğu düşünülmektedir. Beyin felci dünyada ölüm nedenleri bakımından ikinci sırada yer alan ve kısıtlı bir tedavi imkânı bulunan bir hastalıktır. Bu nedenle beyin felci patofizyolojisini etkileyen faktörler ve uygulanabilir tedavi yöntemlerinin araştırılması, günümüzün araştırma konuları arasında yer almaktadır. Bu tez kapsamında; sirkadiyen ritmin düzenlenmesinde önemli bir rolü bulunan BMAL1 proteininin beyin hasarı sonrası hücre içi sinyal yolakları üzerine olan etkisinin proteomik araçlarla araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla BMAL1 protein seviyesini arttırmak veya azaltmak için dizayn edilen lentiviral vektörler beyin içi enjeksiyon yöntemiyle 8-12 haftalık erkek C57BL/6 farelerine uygulanmıştır. Enjeksiyondan 7 gün sonra farelere 30 dakikalık orta serebral arter tıkanmasını takiben 72 saat reperfüzyon uygulanmıştır. Striatum seviyesinden alınan koronal beyin kesitlerden nöronal sağkalım ve DNA fragmantasyonu değerlendirilmiştir. Ayrıca, striatumdan alınan doku örneklerinden sıvı kromatografisi- kütle spektrometresi aracılı proteomik analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, BMAL1 protein seviyesinin artmasıyla nöronal sağkalımın değişmediği fakat apoptotik hücre ölümünün baskılandığı; BMAL1 protein seviyesinin baskılanmasıyla nöronal sağkalımın azaldığı ve apoptotik hücre sayısının arttığı gösterilmiştir. Ek olarak, BMAL1 proteinin direkt veya dolaylı olarak etkileşimde bulunan 178 protein belirlenmiştir. Ayrıca BMAL1 protein seviyesinin artmasıyla 19, baskılanmasıyla 32 proteinin istatistiksel olarak anlamlı değiştiği gösterilmiştir. Elde edilen bulguların sirkadiyen ritim ve beyin felci patofizyolojisi arasındaki ilişkinin ve sinyal yolaklarının aydınlatılmasına katkı sağlaması beklenmektedir.

Circadian rhythm is an essential biological clock that regulates almost all of our physiological conditions depending on internal and external stimuli. Also, it may play a critical role in both the triggering of neurodegenerative diseases and the pathophysiological processes that develop after these diseases. Stroke is the second leading cause of death worldwide and has limited treatment options. For this reason, studies on the treatment of cerebral ischemia gain importance. Within this thesis's scope, it aims to investigate the effect of BMAL1 protein, which has a significant role in the regulation of circadian rhythm, on intracellular signaling pathways after brain injury with a proteomic approach. For that purpose, lentiviral vectors were designed and injected intrastriatally to 8-12 weeks male C57BL/6 mice to increase or suppress the expression of Bmal1. Seven days after injection, mice were submitted to 30 min of middle cerebral artery occlusion, followed by 72 hours reperfusion. Neuronal survival and DNA fragmentation were evaluated from coronal brain sections taken from the striatum level. In addition, liquid chromatography-mass spectrometry based proteomic analyzes were performed. According to the results, neuronal survival did not change with the increase of BMAL1 protein level, but apoptotic cell death was decreased. Additionally, the inhibition of Bmal1 expression induces apoptotic cell death and reduces neuronal survival. Moreover, 178 proteins were identified, which directly or indirectly interact with BMAL1. Nineteen proteins were significantly altered by Bmal1 overexpression, and 32 proteins were significantly changed by BMAL1 inhibition. It is expected that the data obtained from this thesis will contribute to elucidating the relationship between circadian rhythm signaling and the pathophysiology of cerebral ischemia.