Analysis of movement disorder-related genes following the knockdowns of ANO10, WDR81, and VLDLR in zebrafish( danio rerio )

Hareket bozuklukları hastalıkları, normal hareketlilik, duruş ve kas tonusunda değişikliğe neden olan nörolojik rahatsızlıklardır. Bilindiği üzre, beyincik dengeden ve kasların düzenli çalışmasından sorumlu olan önemli bir beyin bölgesidir. Beyincikte meydana gelen işlevsel kusurlar veya konjenital lezyonlar motor koordinasyonda bozulmalara sebepolarak, beyincik ataksisi diyeadlandırılan hareket bozukluğunun gelişimine neden olur. Bu çalışmanın odak noktası, değişik serebellar ataksisi alt türlerinin ortaya çıkmasından sorumlu olan hedef genlerin (ano10, wdr81, vldlr) birbirleri ve serebellum ataksisi ile ilişkili diğer genler üzerindeki etkilerini incelemektir. Böylece hedef genler arasındaki ortak etkileşim paterni saptanmış olacaktır. vldlr ve wdr81 genlerindeki mutasyonlar sırasıyla, Zihinsel Gerileme ve Denge Bozukluğu İçeren Beyincik Ataksisi Tip 1 ve Tip 2 (ZGDBA1 ve ZGDBA2) ile ilişkiliyken, ano10 genindeki mutasyonlar, Otozomal Resesif Beyincik Ataksisi Tip 3' ün ortaya çıkmasından sorumludur. Bu çalışmada, yapılan deneylerin sonucunda beş önemli bilimsel bulgu elde edildi. Öncelikle, Biyoenformatik analizler sonucunda hedef üç genin de protein sekansındaKalsiyum iyonu tarafından aktive edilen Kazein Kinaz 2 (KK2) motifi ve üçününde etkileştiği Ubikitin C (UBC) proteini olduğu gözlendi. Ortak olarak üçünde de var olduğu tahmin edilen bu KK2 motifi ve de üç genle de etkileşim halindeki UBC proteinin serebellum ataksisindeki sinirsel dejenerasyon fenotiplerinin ortaya çıkmasında etkili olabileceği düşünülmektedir. İkinci olarak, hareket bozukluğuyla ilişkilendirilen bu üç genin ifade düzeyleri qPCR ve RNASeq yöntemleri kullanılarak erken gelişimsel ve geç larval dönemlerde toplanmış olan zebra balığı embriyolarında gösterilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, hedef üç genin de 1 döllenme sonrası saat (dss), 2 dss ve 5 dss zaman dilimlerinde diğer zaman dilimlerine göre daha yüksek ölçüde ifade edildiği saptanmıştır. Bu da hedef genlerin özellikle gelişimsel işlevlerde önemli bir role sahip olduğunun göstergesi olabilir. Ek olarak, bu üç hedef genin embriyonik süreçte ortak ifadesi diyensefalon, orta beyin (optik tektum) ve serebellum bölgelerinde gösterildi. Bölgesel ve zamansal ifade analizlerinin sonuçları beraber değerlendirildiğinde, üç hedef genin de özellikle sinirsel gelişimle ilgili işlevelerde görev aldığı öngörülmektedir. Üçüncü olarak, erişkin zebra balığı organlarında, hedef genlerin ifade düzeylerine bakıldı. Üç gen de ortak olarak beyin, göz ve eşey organlarında diğer organlara kıyasla daha yüksek seviyede ifade edildiği gösterildi (p < 0.05). Ayrıca cinsiyet dikkate alınarak yapılan incelemelerde, ano10a ve wdr81 genlerinin gözler, solungaçlar, karaciğer ve eşey organlarındaki; vldlr'ın ise yüzme kesesi ve eşey organlarındaki ekspresyon seviyelerinin, dişi ve erkek bireyler arasında anlamlı farklılıklar gösterdiğisaptandı (p < 0.05). Daha sonra kümeleme analizi yapılarak, hedef genlerin birbirleriyle ve serebellum ataksisiyle ilişkilendiren diğer genlerle yakın ailelerde yer aldığı gösterildi. Bu durum ilgili genlerin kesişen yolaklardaki hücresel fonksiyonları değiştirebileceği fikrini akla getirdi. Son olarak, kümeleme analizi sonuçları ışığında planlanan etkileşim çalışmasında, üç hedef genin, Morpholino oligonükleotit teknolojisi kullanılarak, ayrı ayrı susturulduğu durumda, hedef genlerin birbirlerinin ve serebellum ataksisiyle ilişkili diğer genlerin ifadesini nasıl değiştirdiği araştırıldı. Hedef genler arasından sadece ano10a'nın sustuğu koşulda, diğer iki hedef gen olan, wdr81 ve vldlr'ın ve ayrıca çalışma kapsamında incelenen, serebellum ataksisi ile ilişkisi olan diğer genlerin çoğunun ifade düzeyini anlamlı olarak özellikle enjeksiyondan 72 saat sonrasında (sse) arttığı saptandı (p < 0.05). Bu artışın hücrede ano10a'nın yokluğunu telafi edici bir mekanizma veya tam aksine hastalığın oluşumunu/ilerleyişini tetikleyen bir etki olduğu düşünülmektedir. Tüm bulunan sonuçlar dikkate alındığında, hedef genlerin susturulmasıyla aktive olan yolak antagonistlerinin/inhibitörlerinin ya da inhibe olan sinyal moleküllerinin aktivatörlerinin kullanılması yaklaşımı, ümit ediyoruz ki sadece serebellum ataksisini değil diğer başka sinirsel dejenerasyon içeren hastalıkları da tedavi edeci nitelikte olacaktır.