Molecular analyses of the effects of clock gene SNPs on the biological clock

Sirkadiyan saat birçok organizmada bulunan ve gün içerisindeki gece gündüz döngüsü ile koordine olarak yaklaşık 24 saatlik salınım gösteren biyolojik bir ritimdir. Bu biyolojik ritim organizmalarda gün içerisindeki fizyolojik, ruhsal ve davranışsal salınımları oluşturur. Sirkadiyan saatler, transkripsiyonal translasyonel geri besleme döngüleri içeren komplex bir mekanizma üzerine kuruludurlar. Bu ritmin diyabet, kanser, şizofreni, metabolik sendrom, otizm ve depresyon gibi birçok hastalık ile ilişkisi gösterilmiş olduğu için, fizyolojik ve davranışsal durumlar üzerindeki etkisi merak konusudur. Sirkadiyan saatin moleküler mekanizmasını anlayabilmek bu hastalıkların sebep ve tedavilerine ışık tutabilecektir. Memelilerde sirkadiyan saatlerin moleküler mekanizmasının temelinde 4 adet protein bulunmaktadır. BMAL1 ve CLOCK proteinleri saat kontrolü altındaki genler için transkripsiyonel aktivatörler olarak işlev görürken, CRYlar ve PERler ise BMAL1 ve CLOCK proteinlerine karşı birer baskılayıcı görevi görerek saat kontrolündeki genlerin ekspresyonunu azaltırlar. Bu kritik saat genlerindeki tek nükleotid polimorfizmleri moleküler saat mekanizmasının aksamasına sebebiyet vererek sirkadiyan saat ile ilişkilendirilebilen hastalıklara yol açabilirler. Bu tez çalışmasında, Bmal1, Clock ve Cry1 genleri için 1000 genome projesinde bulunmuş olan tek nükleotid polimorfizmleri, protein üzerindeki ilgili alanları, SIFT ve PolyPhen skorları dikkate alınarak seçilmiştir. BMAL1 ve CLOCK proteinlerinin transaktivasyonel kapasiteleri, CRY1 proteinlerinin ise baskılama kapasiteleri, lusiferaz analizleri ile test edilmiştir. Lusiferaz taraması sonucu BMAL1 bHLH bölgesinde bulunan Arg84Cys varyasyonunun transaktivasyonel kapasiteyi düşürdüğü, CLOCK bHLH bölgesinde bulunan Phe122Ser varyasyonunun ise transaktivasyonel kapasiteyi yükselttiği bulunmuştur. PHR bölgesinde bulunan 3 adet CRY1 varyasyonun; Gly144Val, Arg293His ve Arg348Cys, baskılama kapasitesi üzerinde önemli miktarda bir azalmaya sebebiyet verdiği keşfedilmiştir. Ümit vadeden tek nükleotid polimorfizmleri kinetik lusiferaz analizlerinde kullanılarak biyolojik ritim üzerindeki etkileri incelenmiştir. BMAL1 Arg84Cys varyasyonunun hücre içerisindeki aşırı ekspresyonu sokak türünün aşırı ekspresyonundan farklı bir salınım göstermiştir. CRY1 sokak türü, Gly144Val ve Arg348Cys varyasyonları aşırı ekspresyonda aritmik fenotipler verirken Arg293His varyasyonun salınım üzerinde herhangi bir etkisi olmamıştır. Bu tez çalışmasında insanlarda bulunan beş adet sirkadiyan saat gen alelinin biyolojik ritim üzerindeki etkisini göstermekteyiz. Birçok metabolik olay ve kronik hastalıklar sirkadiyan saat ile ilişkili olduğundan, bu alellerin ileride belirli hastalıklar ile doğrudan ilişkilendirilip teşhis ve tedavisinde önemli rol oynayacağını düşünmekteyiz.