Genome-wide target analysis of NEUROD2 transcription factor reveals potential roles in cortical migration and layer formation

Hücrelerin özelleşmiş fonksiyonları ve birbirleriyle olan ilişkileri, organların hatta organ sistemlerinin işlevlerini belirler. Beyin, omurilik ve vücuttaki periferik sinirlerden oluşan sinir sistemi, bir organizmanın çevreyi algılamasını ve cevap vermesini sağlar. Beyin, karmaşık nöron ağlarından oluşan kompleks bir organdır. Her nöron binlerce diğer nörondan girdi alır böylece beyinde trilyonlarca bağlantı oluşur. Bu karmaşıklık bizim duyusal, fiziksel ve zihinsel görevleri yerine getirmemizi sağlar. Yazılım düzenleyicilerinin farklı tipleri sinir sisteminin gelişiminde rol oynamaktadır. Aralarında öne çıkan temel heliks-lup-heliks (bHLH) yazılım faktörü ailesi, farklı organizmalardaki gelişimsel süreci kontrol etmektedir. Neurogenic Differentiation Factor 2 (NeuroD2), nörojenik bHLH yazılım faktörleri üyesi, beyinde nöron oluşumuna önemli derecede katkıda bulunmaktadır. Nöronların zengin çeşitliliğinin gelişimini kontrol eden gen düzenleme sisteminin karmaşıklığı, yazılım faktörlerinin doğrudan hedef genlerinin tanımlanması ile ortaya çıkar. NeuroD2 nöronsal farklılaşma ve gelişiminde hayati rol almasına rağmen, NeuroD2'nin gelişim sırasındaki yazılım alt hedef genleri bilinmemektedir. Benim bu çalışmadaki amacım; laboratuvarımızca yürütülen kromatin imünpresipitasyon sonrasındaki dizinlemenin ortaya çıkardığı NeuroD2 yazılım faktörünün tüm genom içindeki genlere bağlanma profilini analiz etmekti. Sonuçlarım NeuroD2'nun akson yöneliminden, sinaps oluşumundan, nöron göçünden, dendrit oluşumundan ve kortikal tabaka kimliği belirlenmesinden sorumlu bir dizi genin işlevini düzenleyen olduğunu göstermiştir. Bunun dışında, ben NeuroD2'nun dendrit gelişimindeki ve dallanmasındaki işlevini incelemeyi amaçlamıştım; ancak NeuroD2'nin birincil kortikal nöronlarda dendritlerin morfolojisini etkilemediğini buldum. Buna ek olarak, NeuroD2'nin bHLH proteinlerinin hedef genlerinin yazılım başlatıcı bölgelerine bağlanmasına müdahale ederek E-kutu aracılığıyla gerçekleşen gen ifadesini engelleyen Inhibitor of Differentiation (Id2)'yi düzenlediği mekanizmayı inceledim. Sonuçlarım, NeuroD2 susturulduğunda Id2'nin mRNA seviyesinin değişmemesinin, NeuroD2'nin Id2 geninin işlevinin düzenlenmesinde görevli olmadığını gösterdi. Birlikte ele alındığında, bulgularım NeuroD2'nin kortikal nöron göçü ve tabaka kimliği mekanizmalarında rol oynadığını ayrıca Reelin ve Wnt gibi başlıca sinyal yollarında gerekli olan önemli genleri hedefleyen efektör bir yazılım faktörü olduğunu fakat dendrit morfolojisinde ve Id2 geninin işleyişinde gerekli olmadığını işaret etmektedir.