Yaban tip ve dominant negatif NFI proteinlerinin ifade artırımı ile nükleer faktör I fonksiyonunun araştırılması

Embriyonik beyin gelişiminin ilk evrelerinde nöral embriyonik kök hücreler farklılaşarak nöral ve glial hücre popülasyonlarını oluştururlar. Nöral kök hücrelerinin farklılaşması içsel ve dışsal mekanizmalar tarafından kontrol edilir. Transkripsiyon faktörleri spesifik hücre popülasyonlarının oluşumunda rol oynayan önemli içsel mekanizmalardan biridir. Nükleer Faktör I (NFI) ailesi, merkezi sinir sisteminin gelişiminde rol oynayan önemli transkripsiyon faktörlerindendir. NFI ailesi omurgalılarda yapısal ve fonksiyonel benzerlikler taşıyan NFIA, NFIB, NFIC ve NFIX olmak üzere 4 adet paralog gen üyesine sahiptir. Her bir NFI üyesi kendisiyle (homodimer) veya diğer aile üyeleriyle (heterodimer) dimer oluşturarak, hedef genin transkripsiyon kontrol bölgesindeki (promotor bölge) NFI spesifik DNA bağlanma dizisine (TTGGC(N5)GCCA) bağlanarak hedef genin ifadesini kontrol eder. NFI proteinleri yapı olarak N-terminal ucunda bulunan DNA bağlanma ve dimerleşme bölgesi (DBD) ve C-terminal ucunda bulunan transaktivasyon ve represyon bölgesi (TAR) olmak üzere iki ana alt birimden oluşur. N-terminal bölgesi NFI proteinleri arasında yüksek oranda korunmuş olup, DNA bağlanma aktivitesinin gerçekleştiği MAD Homoloji 1 (MH1) motifini içerir. Cterminal ucu NFI üyeleri arasında N-terminal'e kıyasla daha değişken bir yapıya sahip olup, içerisinde NFI proteinlerinin lokalizasyonunu belirleyen nükleer lokalizasyon sinyali (NLS) ve NFI proteinlerinin hedef gen üzerindeki fonksiyonunu etkileyen prolince zengin bir bölge bulunmaktadır. NFI proteinlerinin C-terminal bölgesinde bulunan serine-treonin bölgeler glikolizasyon ve fosforilasyon gibi postranslasyonel modifikasyonlara tabi olmaktadır. NFI'ların post-translasyonel modifikasyonları, koaktivatörler ve diğer transkripsiyon faktörleri ile etkileşimlerini etkileyerek, hedef gen üzerindeki fonksiyonlarına çeşitlilik kazandırmaktadır. NFI proteinleri, hedef genin ifadesini çeşitli mekanizmalar üzerinden düzenlerler. Bunlar sırasıyla; DNA kromatin yapısını değiştirerek hedef genin ifadesinin kontrol bölgesi olan promotor bölgesine doğrudan bağlanarak aktivasyonu veya represyonu sağlaması, diğer transkripsiyon faktörleri veya ko-aktivatörler ile etkileşerek hedef genin kontrolü, hedef geni kontrol eden başka bir transkripsiyon faktörü ile birbirine yakın bağlanma bölgelerinde rekabet ederek hedef genin ifadesinin ifadesinin düzenlenmesi ve hedef genin promotor bölgesine bağlanıp, bu geni baskılayan faktörlerden koruması olarak belirtilebilir. Merkezi sinir sisteminin (MSS) ventriküler bölgelerinde kendisini yenileyerek çoğalabilen veya farklılaşarak nöron ve glia gibi spesifik hücre tiplerini oluşturabilen nöral projenitör hücreler bulunur. Nöral projenitör hücrelerin farklılaşması veya kendisini yenileyip çoğalması arasındaki dengenin korunması MSS gelişimi için çok önemlidir; bu denge projenitör hücrelerde ifade edilen regülatör genler tarafından kontrol edilir. Bu genlerden, NFI proteinleri, NFIA, NFIB ve NFIX, gelişimin erken xxvi dönemlerinde ventriküler bölgelerde ifade edilmeye başlar ve ekspresyonları gelişimin son evrelerine kadar devam eder. Yapılan in vivo çalışmalarda NFI genlerinin susturulmasıyla beynin değişik bölgelerinde gelişimsel bozuklukların oluştuğu gösterilmiştir. NFI proteinleri gelişimsel süreçte nörogenez, gliogenez, akson ve dendrit oluşumu, nöronların migrasyonu gibi mekanizmaları kontrol etmektedir. NFI proteinleri spesifik olarak bu mekanizmaları teşvik eden genleri aktivasyonunu sağlarken nöral projenitör hücrelerin çoğalması ve kendini yenilemesinden sorumlu genleri baskılamaktadır. Korteks gelişimi sırasında NFI proteinleri gliogenez ile astrosit popülasyonunun artışını sağlamakla birlikte, nörogenez ile nöron oluşumu teşvik ederken akson ve dendrit yapılarının oluşumunu tetikleyerek terminal nöron farklılaşmasını düzenler. NFI proteinleri spesifik olarak astrosit oluşumunu aktive eden GFAP geninin ifadesini arttırırken, farklılaşmayı baskılayan ve nöral projenitör hücrelerinin devamlılığını sağlayan EZH2, SOX9 ve HES1 genlerin ifadesinin baskılanmasını sağlarlar. Beynin diğer bir bölümü olan omurilik gelişimi sürecinde NFI proteinleri gliogenez ve nörogenez arasındaki dengeyi kontrol eder. Gelişimin ilk evrelerinde NFI, HES1 geninini indükleyerek nörogenezi bloklayıp glial populayonunun oluşumunu sağlar. Daha sonra ise GFAP, GLAST FGR3, APCDD1 ve MMD2 gibi glial spesifik genler NFI tarafından aktive edilerek prekürsör hücreler gliogenez yönünde teşvik edilir. Bunun dışında NFI proteinleri OLIG2 ve SOX10 proteinleri tarafından baskılanarak prekürsör hücrelerin astrosit yerine omurilik bölgesinde önemli bir hücre tipi olan oligodentrosit hücreleri oluşumunu sağlanır. NFI proteinleri omurilik gelişiminde CGN hücrelerinin post-mitotik farklılaşması için GABA reseptörleri ve CGN migrasyonunda önemli hücre dışı matriks proteinleri EPHRINB1, N-CADHERIN, TAG-1 VE WNT7A ifadelerinin artışını sağladığı belirtilmiştir. Yetişkin MSS'de NFI proteinlerinin ifadesi alt ventriküler bölgede kısıtlı kalmakta, burada NFIX embriyonik gelişimdeki görevinden farklı olarak kök hücrelerin devamlılığını sağlamak için, bu hücrelerin farklılaşmadan veya bölünmeden sessiz durumda kalmasını sağlamaktadır.