Bakteriyal Kökenli Hok Proteini Kullanarak Yeni Bir Hücresel Mitofaji Modelinin Geliştirilmesi


Akpınar G. (Yürütücü) , Kasap M. , Kanlı A.

TÜBİTAK Projesi, 2020 - 2021

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Aralık 2020
  • Bitiş Tarihi: Şubat 2021

Proje Özeti

Proje Özeti

Mitokondri, hücresel enerji homeostazını ve hücre ölümünü düzenleyen temel organellerdir. Hasarlı mitokondrilerin, mitofaji adı verilen bir süreç olan otofaji yoluyla giderilmesi, bu nedenle uygun hücresel fonksiyonların sürdürülmesi için kritik öneme sahiptir. Gerçekten de, son zamanlarda mitofajinin kırmızı kan hücrelerinin terminal farklılaşması, paternal mitokondriyal degradasyon, nörodejeneratif hastalıklar ve iskemi veya ilaca bağlı doku hasarında kritik rol oynadığı ileri sürülmüştür. Mitofajinin sadece mitokondriyal ağın sağlığını korumakla kalmayıp aynı zamanda bir bütün olarak hücre ve organizmanın sağlığını korumada önemli bir rol oynadığı düşünülmektedir. Mitofaji araştırmaları, kapsamlı in vitro çalışma ve hücre hattı karakterizasyonu yoluyla mitofaji için gerekli moleküler bileşenlerin tanımlanmasında uzun bir yol kat etmiştir, ancak bu yolların fizyolojik önemi ve bağlamı büyük ölçüde henüz araştırılmamıştır. Mitofajinin bilinmeyen moleküler ayrıntıları ve mekanizması hücre modelleri kullanılarak açığa çıkarılmaya çalışılmaktadır.Ancak günümüzde kullanılan mitofaji modellerinde,mitofajiyi tetiklemek için mitokondrinin yanı sıra tüm hücresel sistemi etkileyebilen karbonil siyanid 3-chlorophenylhydrazone (CCCP), 6OH DA ve rotenone gibi kimyasal ajanlar kullanılmaktadır. Kullanılan bu ajanların mitofojiyi tetiklerken oluşturduğu diğer hücresel mekanizmalar bilinmemektedir, dolayısı ile doğal süreçlere ait mitofajiyi modellemekte olduğunu ve bu modellerden elde edilen verilerin ne derece in vivo ortamda gerçekleşen mitofajiyiyansıttığını tahmin etmek oldukça güçtür. Bu sebeple PH’nın patofizyolojik doğasını da yansıtan, kontrol edilebilir doğal bir mitofaji modeline ihtiyaç duyulmaktadır.Bu projede hedefimiz kimyasal ajandan bağımsız bir mitofaji modeligeliştirmektir. Bu amaçla bakterilerde konak hücre ölümünü, bakteri zarında por oluşturarak sağlayan, Hok proteini kullanılacaktır. Hok proteininin bakterilerde transmembran potansiyelini bozarak hücre ölümüne neden olduğu gösterilmiştir. Bu projede Hok proteinini bir mitokondri-özel sinyal dizisi aracılığı ile mitokondri iç zarına yerleştirerek Hek293T hücrelerinde kontrollü ifade edilmesini sağlamayı planlamaktayız. İfade edilen Hok proteinin mitokondri iç zarında por oluşturması, oluşan porların mitokondri membran potansiyelini bozması ve mitofajiyi indüklemesi beklenmektedir. Oluşturmayı planladığımız bu model sayesinde, kimyasal ajanlar kullanılmadan mitofaji mekanizması doğal yollardan çalışılmış ve yeni bir hücre modeli geliştirilmiş olacaktır. Ayrıca proje kapsamında kullanacağımız proteomik yaklaşımlar, bize Hok ile indüklenen mitofaji’nin hangi proteinler üzerinden nasıl gerçekleştiğini, şu an kabul görmüş mitofaji mekanizması ile ne kadar uyum içerisinde olduğunu, mitofaji mekanizmasında bilinen proteinlere ek başka proteinler olup olmadığını ve olası yeni moleküler etkileşimleri gösterecektir.  Projeden üretilecek yeni bilgiler bizlere mitofaji hakkında yeni ipuçları vermesinin yanında, başta Parkinson olmak üzere pek çok hastalığın  tanı ve tedavisinde kullanabileceğimiz çok önemli yeni moleküler hedefler sunacaktır.