Molecular Biology and Genetics / Moleküler Biyoloji ve Genetik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/9
Browse
11 results
Search Results
Research Project Bor toksisitesinin moleküler mekanizmalarının araştırılması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarBor doğada çoğunlukla borik asit formunda bulunmakta olup esansiyel bir bitki besinidir. Sadece bitkiler değil pek çok organizma metabolik faaliyetleri için bora ihtiyaç duymaktadır. Bor, az miktarlarda gerekli iken fazlalığı toksisite oluşturmaktadır ve bu toksisitenin mekanizması bilinmemektedir. Bor toksisitesinin moleküler mekanizmalarının araştırılması kapsamında kullanılan model sistem, bir maya olan Saccharomyces cerevisiae’dir. Maya tek hücreli ökaryotik bir canlıdır. Aynı zamanda pek çok hücresel sistem, maya ve diğer ökaryotlar arasında evolusyonel olarak belirgin bir şekilde korunmuştur. Dolayısıyla toksisite ve tolerans mekanizmalarının maya model organizması kullanılarak açığa çıkartılması, benzer mekanizmaların insanlarda ve bitkilerde tanımlanmasına da yol gösterici olması bakımından öneme sahiptir. Bor dirençliliği ve bor duyarlılığı sağladığı tespit edilen genlerle yapılan çalışmalar ile dirençlilik ve duyarlılık mekanizmaları aydınlatılmaya çalışılmıştır. Borun Gcn4 transkripsiyon faktörünü nasıl aktif hale getirdiğini anlamak için GCN4 promotor bölgesine bağlanabilen transkripsiyon faktör mutantları Gcn4 ve ATR1 ifadelenmeleri yönünden incelenmiştir ve sonuçlar hücre içi birtakım yolaklara işaret etmektedir. Hücre içi sinyal yolaklarından incelenen TOR, PKA ve SNF1 yolaklarının bor stresine yanıt mekanizmasında rol oynamaları muhtemeldir. Mevcut veriler ile borun yüksüz tRNA sinyali oluşturma mekanizması henüz anlaşılamamıştır. Ancak yüksüz tRNA’ların taşınımında rol oynayan GCN1 geninin, Gcn2 kinaz aktivitesi için gerekli olduğu bulunmuştur. Aynı zamanda bor toksisitesinin memeli hücrelerinde de maya hücrelerindekine benzer bir tepki yarattığı eIF2α fosfatlanması ile gösterilmiştir. Replikatif ve kronolojik yaşlanma deneylerine göre bor 1mM dan yüksek konsantrayonlarda yaşam süresini kısaltmakla birlikte mikromolar seviyede yaşam süresini uzatma yönünde etkileri bulunmuştur. Bor stresinde hücrede otofajinin indüklendiği de Atg8-GFP füzyon proteininin konfokal mikroskopta takip edilmesiyle ortaya çıkarılmıştır.Research Project Borun biyolojik etki mekanizması; bor metabolizmasında rol oynayan genlerin bulunması(2010) Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarBor bitkilerde ve hayvanlarda bulunan temel mikroelementlerden biridir ve biyolojik sistemlere sıvı ortamdan borik asit şeklinde alınır. Ancak borun hücre içerisindeki spesifik rolü ve bunların moleküler mekanizmaları bilinmemektedir. Bu proje kapsamında bor transportu ve fonksiyonunu anlamak amacıyla yapılan genetik çalışmalar ile model organizma olan maya hücrelerinde (Saccharomyces cerevisiae) bor dirençliliği ve duyarlılığı sağlayan genler tespit edildi. Bor metabolizmasında rol oynayan genleri tespit etmek için genomik ve proteomik yöntemler kullanıldı. İlk başta yüksek kopya sayılı genomik DNA kütüphanesi taranarak yabani tip hücreleri bora karşı dirençli hale getiren genler tespit edildi. Bu çalışmaların sonucunda ATR1 geninin kodladığı proteinin hücre içerisine giren boru hücre dışına pompalayarak bor dirençliliği sağlayan bir membran transport proteini olduğu tespit edildi. Daha sonra maya delesyon seti (4700 mutant) taranarak yabani tip hücrelerin yaşayamadığı toksik konsantrasyonlarda bor içeren ortamlarda büyüyebilen 6 delesyon mutantı tespit edildi. Benzer şekilde yabani tip hücrelerin etkilenmediği düşük borlu ortamlarda dahi büyüyemeyen 21 adet bor duyarlı delesyon mutantı elde edildi. Bu çalışmalara ilave olarak bor stresine maruz kalmış hücrelerin genomik ve proteomik ifadelenme profilleri incelendi. Bor stresine maruz bırakılmış hücrelerde ATR1 mRNA seviyesi yaklaşık 4 kat artmakta ve bu artış GNC4 transkripsiyon faktörü çıkartılmış hücrelerde gerçekleşmemektedir. Bor stresinde ATR1 ifadelenmesine paralel olarak amino asit sentezi yapan ve genel amino asit kontrol sistemine dahil olan genlerin ifadelenmeside ciddi derecede artış göstermektedir. Bor varlığında hücrelerin protein sentezi yapamadığı bor stresine maruz kalmış hücrelerde polizom analizleri, eIF2 apha altünitesinin fosfatlanması ve radyoaktif 35-S metiyonin işaretlemesi yöntemleri ile tespit edilmiştir. Ayrıca bora karşı dirençli olan 6 delesyon mutantında translasyon esnasında wobble baz modifikasyonu işleminden sorumlu genlerin olmayışı protein sentezi ve bor toksisitesi arasında bir ilişki olduğunu teyit etmektedir.Research Project Doksorubisin İlaç Dirençlilik Mekanizmalarının Genomik Yöntemlerle Tespit Edilmesi(2015) Koç, Ahmet; Demir, Ayşe BanuDoksorubisin, çeşitli kanser türlerinin tedavisinde kullanılan en etkili anti-kanser ajanlarından biridir fakat ilacın etkisi, ilaç dirençliliği mekanizmalarından ve ilacın sitotoksisitesinden etkilenmektedir. Bu çalışmada, doksorubisin dirençliliğinde rol oynayan genlerin tespiti amaçlı, yüksek-kopya genomik kütüphane tarama analizleri gerçekleştirilmiş ve dirençlilikte rol oynayan bazı genler (CUE5, AKL1, CAN1, YHR177W ve PDR5) bulunmuştur. Bu genler arasında, PDR5 in aşırı ekspresyonu en güçlü dirençlilik fenotipini göstermiş ve aynı genin delesyonu ise ilaca karşı tolerans seviyesini düşürmüştür. Q-PCR analizleri, bu genlerin transkripsiyonel regulasyonlarının doxorubicin muamelesiyle artmadığını göstermiştir. Bunun üzerine maya hücrelerinin doksorubisin muamelesine bağlı global gen ekspresyon profilleri incelenmiş ve doksorubisin toleransında/toksisitesinde rol oynayan gen ve yolaklar belirlenmiştir. Sonuçlarımız, birçok dışa-atım pompası ve DNA metabolizma genlerinin aktive olduğunu ve doksorubisin toleransı için gerekli olduğunu göstermiştir.Article Citation - WoS: 2Citation - Scopus: 2Characterization of the Beta1 Gene, Which Might Play a Role in Beta Vulgaris Subsp. Maritima Salt Tolerance(Türkiye Klinikleri Journal of Medical Sciences, 2017) Uysal, Özge; Çakıroğlu, Çiğdem; Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarSalinity stress has a negative impact on plant growth, which affects homeostasis and productivity. The uptake of nonessential salt ions changes the osmotic balance of the cell and causes dehydration. Higher plants develop salt tolerance mechanisms to avoid dehydration. Sea beet (Beta vulgaris subsp. maritima) is a halophytic ancestor of cultivated sugar beet that displays salt stress tolerance. In this study, we screened a B. vulgaris subsp. maritima cDNA library in Saccharomyces cerevisiae strain Ab11c (ena1Δ, nha1/4Δ, nhx1Δ), which is deficient in sodium transport, to find sodium-detoxifying genes. We identified a cDNA construct, named BETA1, providing salt tolerance to yeast cells. This gene had no previously described function. Intracellular sodium measurements demonstrated no significant differences between yeast cells expressing BETA1 or a sham vector, suggesting that sodium was not effluxed in BETA1-expressing cells. Transcriptionally, BETA1 mRNA levels were induced immediately in leaves and later in the root system in response to the salt stress. Our results suggest that the BETA1 gene is part of the salt tolerance network in B. vulgaris subsp. maritima.Article Citation - WoS: 10Citation - Scopus: 10High-Copy Overexpression Screening Reveals Pdr5 as the Main Doxorubicin Resistance Gene in Yeast(Public Library of Science, 2015) Demir, Ayşe Banu; Koç, AhmetDoxorubicin is one of the most potent anticancer drugs used in the treatment of various cancer types. The efficacy of doxorubicin is influenced by the drug resistance mechanisms and its cytotoxicity. In this study, we performed a high-copy screening analysis to find genes that play a role in doxorubicin resistance and found several genes (CUE5, AKL1, CAN1, YHR177W and PDR5) that provide resistance. Among these genes, overexpression of PDR5 provided a remarkable resistance, and deletion of it significantly rendered the tolerance level for the drug. Q-PCR analyses suggested that transcriptional regulation of these genes was not dependent on doxorubicin treatment. Additionally, we profiled the global expression pattern of cells in response to doxorubicin treatment and highlighted the genes and pathways that are important in doxorubicin tolerance/toxicity. Our results suggest that many efflux pumps and DNA metabolism genes are upregulated by the drug and required for doxorubicin tolerance.Article Citation - WoS: 9Citation - Scopus: 10Thiol Peroxidase Deficiency Leads To Increased Mutational Load and Decreased Fitness in Saccharomyces Cerevisiae(Genetics Society of America, 2014) Kaya, Alaattin; Lobanov, Alexey V.; Gerashchenko, Maxim V.; Koren, Amnon; Fomenko, Dmitri E.; Koç, Ahmet; Gladyshev, Vadim N.Thiol peroxidases are critical enzymes in the redox control of cellular processes that function by reducing low levels of hydroperoxides and regulating redox signaling. These proteins were also shown to regulate genome stability, but how their dysfunction affects the actual mutations in the genome is not known. Saccharomyces cerevisiae has eight thiol peroxidases of glutathione peroxidase and peroxiredoxin families, and the mutant lacking all these genes (Δ8) is viable. In this study, we employed two independent Δ8 isolates to analyze the genome-wide mutation spectrum that results from deficiency in these enzymes. Deletion of these genes was accompanied by a dramatic increase in point mutations, many of which clustered in close proximity and scattered throughout the genome, suggesting strong mutational bias. We further subjected multiple lines of wild-type and Δ8 cells to long-term mutation accumulation, followed by genome sequencing and phenotypic characterization. Δ8 lines showed a significant increase in nonrecurrent point mutations and indels. The original Δ8 cells exhibited reduced growth rate and decreased life span, which were further reduced in all Δ8 mutation accumulation lines. Although the mutation spectrum of the two independent isolates was different, similar patterns of gene expression were observed, suggesting the direct contribution of thiol peroxidases to the observed phenotypes. Expression of a single thiol peroxidase could partially restore the growth phenotype of Δ8 cells. This study shows how deficiency in nonessential, yet critical and conserved oxidoreductase function, leads to increased mutational load and decreased fitness.Article Citation - WoS: 8Citation - Scopus: 10Functional Characterization of New Mutations in Wilson Disease Gene (atp7b) Using the Yeast Model(Urban und Fischer Verlag GmbH und Co. KG, 2015) Şimşek Papur, Özlenen; Terzioğlu, Orhan; Koç, AhmetThe Wilson disease gene, a copper transporting ATPase (Atp7b), is responsible for the sequestration of Cu into secretory vesicles, and this function is exhibited by the orthologous Ccc2p in the yeast. In this study, we aimed to characterize clinically relevant new mutations of human ATP7B (p.T788I, p.V1036I and p.R1038G-fsX83) in yeast lacking the CCC2 gene. Expression of human wild type ATP7B gene in ccc2δ mutant yeast restored the growth deficiency and copper transport activity; however, expression of the mutant forms did not restore the copper transport functions and only partially supported the cell growth. Our data support that p.T788I, p.V1036I and p.R1038G-fsX83 mutations cause functional deficiency in ATP7B functions and suggest that these residues are important for normal ATP7B function.Article Citation - WoS: 11Citation - Scopus: 14Proteomic Changes During Boron Tolerance in Barley (hordeum Vulgare) and the Role of Vacuolar Proton-Translocating Atpase Subunit E(Türkiye Klinikleri Journal of Medical Sciences, 2011) Atik, Ahmet Emin; Bozdağ, Gönensin Ozan; Akıncı, Ersin; Kaya, Alaattin; Koç, Ahmet; Yalçın, Talat; Karakaya, Hüseyin ÇağlarBoron is an essential micronutrient for plants and animals; however, it can be toxic when present at high concentrations. The purpose of this study was to understand the mechanisms of boron tolerance in the Turkish barley (Hordeum vulgare) Anadolu cultivar. For this purpose, 2-dimensional electrophoresis (2-DE) was used to screen differentially expressed proteins for both control and boron-stressed Anadolu barley genotypes. Seven proteins were revealed by 2-DE: 1) ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RuBisCo large chain), 2) TLP5, a thaumatin-like protein, 3) PR5, a basic pathogenesis-related protein, 4) a RNase S-like protein, 5) a PSI type III chlorophyll a/b-binding protein, 6) a light-harvesting complex I LHC I, and 7) the vacuolar proton-translocating ATPase subunit E protein. These were found to be upregulated in response to boron treatment. Even though the protein encoded by the V-ATPase subunit E gene was overexpressed, its transcript level was downregulated by boron treatment. Heterologous expression of the barley V-ATPase subunit E gene in yeast provided boron resistance to yeast cells. These results indicated that the V-ATPase subunit E gene was functional and conferred tolerance to toxic boron levels in yeast and might play a role in the overall boron tolerance of barley. © TÜBITAK.Article Citation - WoS: 73Citation - Scopus: 78Functional Analysis of Free Methionine-R Reductase From Saccharomyces Cerevisiae(American Society for Biochemistry and Molecular Biology, 2009) Le, Dung Tien; Lee, Byung Cheon; Marino, Stefano M.; Zhang, Yan; Fomenko, Dmitri E.; Kaya, Alaattin; Hacıoğlu, Elise; Kwak, Geun-Hee; Koç, Ahmet; Kim, Hwa-Young; Gladyshev, Vadim N.Methionine sulfoxide reductases (Msrs) are oxidoreductases that catalyze thiol-dependent reduction of oxidized methionines. MsrA and MsrB are the best known Msrs that repair methionine S-sulfoxide (Met-S-SO) and methionine-R-sulfoxide (Met-R-SO) residues in proteins, respectively. In addition, an Escherichia coli enzyme specific for free Met-R-SO, designated fRMsr, was recently discovered. In this work, we carried out comparative genomic and experimental analyses to examine occurrence, evolution, and function of fRMsr. This protein is present in single copies and two mutually exclusive subtypes in about half of prokaryotes and unicellular eukaryotes but is missing in higher plants and animals. A Saccharomyces cerevisiae fRMsr homolog was found to reduce free Met-R-SO but not free Met-S-SO or dabsyl-Met-R-SO. fRMsr was responsible for growth of yeast cells on Met-R-SO, and the double fRMsr/MsrA mutant could not grow on a mixture of methionine sulfoxides. However, in the presence of methionine, even the triple fRMsr/MsrA/MsrB mutant was viable. In addition, fRMsr deletion strain showed an increased sensitivity to oxidative stress and a decreased life span, whereas overexpression of fRMsr conferred higher resistance to oxidants. Molecular modeling and cysteine residue targeting by thioredoxin pointed to Cys101 as catalytic and Cys125 as resolving residues in yeast fRMsr. These residues as well as a third Cys, resolving Cys91, clustered in the structure, and each was required for the catalytic activity of the enzyme. The data show that fRMsr is the main enzyme responsible for the reduction of free Met-R-SO in S. cerevisiae.Article Citation - WoS: 55Citation - Scopus: 64Identification of a Novel System for Boron Transport: Atr1 Is a Main Boron Exporter in Yeast(American Society for Microbiology, 2009) Kaya, Alaattin; Karakaya, Hüseyin Çağlar; Fomenko, Dmitri E.; Gladyshev, Vadim N.; Koç, AhmetBoron is a micronutrient in plants and animals, but its specific roles in cellular processes are not known. To understand boron transport and functions, we screened a yeast genomic DNA library for genes that confer resistance to the element in Saccharomyces cerevisiae. Thirty boron-resistant transformants were isolated, and they all contained the ATR1 (YML116w) gene. Atr1 is a multidrug resistance transport protein belonging to the major facilitator superfamily. C-terminal green fluorescent protein-tagged Atr1 localized to the cell membrane and vacuole, and ATR1 gene expression was upregulated by boron and several stress conditions. We found that atr1△ mutants were highly sensitive to boron treatment, whereas cells overexpressing ATR1 were boron resistant. In addition, atr1△ cells accumulated boron, whereas ATR1-overexpressing cells had low intracellular levels of the element. Furthermore, atr1△ cells showed stronger boron-dependent phenotypes than mutants deficient in genes previously reported to be implicated in boron metabolism. ATR1 is widely distributed in bacteria, archaea, and lower eukaryotes. Our data suggest that Atr1 functions as a boron efflux pump and is required for boron tolerance.