Alfa-Ketoglutaratın Maya (Saccharomyces Cerevisiae) Yaşlanması Üzerindeki Etkilerinin Proteomik Yaklaşımla Belirlenmesi

Abstract

Alfa-Ketoglutarat, hücre metabolizmasını, bazı amino asitlerin biyosentezini, kolajen sentezini, histon demetilasyonuyla epigenetik regülasyonu etkileyen bir metabolittir. AKG'nin yaşlanmayla ilişkisi üzerine farklı organizmalar kullanılarak araştırmalar, AKG'nin yaşlanmayı geciktirdiğini keşfetmiştir. Bu çalışmalar içinde genomik düzeydeki değişikliklere ya da AKG'ye bağlı spesifik proteinlerin seviyelerindeki değişikliklere yönelik çalışmalar olmasına rağmen tüm protein profili üzerine yapılmış kapsamlı bir proteomik çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada, AKG uygulamasının maya hücrelerinin tüm protein profiline etkisini analiz ederek, hücresel düzeydeki etki mekanizmasının araştırılması amaçlanmıştır. Kontrol ve AKG uygulanmış maya hücrelerinin protein profilleri, LC-MS/MS analizi yapılarak incelenmiş, Proteome Discoverer LFQ modülüyle protein ifade farklılıkları analiz edilmiştir. Ham proteomik veriler filtrelenmiş ve 40 adet upregüle olmuş protein tespit edilmiştir. Bu proteinler moleküler fonksiyonlarına göre gruplandırıldığında, sürekli ekspresyon gösteren proteinlerin RNA bağlanması, transferaz, hidrolaz ve oksidoredüktaz fonksiyonları olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum, AKG'nin metabolik aktiviteler, enerji üretimi, stres karşı direnç ve büyüme düzenlemesi üzerinde etkisi olduğunu düşündürmektedir. Alfa, alfa-trehaloz-fosfat sentazi, AP-1-benzeri transkripsiyon faktörü gibi yaşlanma ve stress direncini olumlu yönde etkileyen proteinler AKG uygulanmasının sonucunda upregüle olmuştur. Fakat, önceki Drosophila melanogaster, fare, ve insan üzerine yapılan genomik çalışmalarında otofaji ve mTOr gibi yaşlanma alakalı genler tespit edilmesine rağmen bizim proteomik çalışmamızda bu tür genlere rastlanmamıştır.

Alpha-ketoglutarate (AKG) metabolite affects cell metabolism, biosynthesis of some amino acids, collagen synthesis, and epigenetic regulation. Previous studies showed that AKG has a positive influence on the aging process. These studies primarily focused on either changes at the genomic level or changes in levels of specific proteins in response to AKG. In this study, we aimed to analyze the whole protein profile upon AKG treatment in yeast, to further investigate the overall role of AKG on the proteome profile and understand its mode-of-effect in yeast cells at the cellular level by examining proteins that are both related to AKG and potential new associations. Proteomic analysis of AKG-treated and untreated yeast cells was performed using LC-MS/MS. The LFQ module in Proteome Discoverer was employed to analyze protein expression differences. Raw proteomics data were filtered, and our results revealed 40 upregulated proteins upon AKG treatment in comparison to the non-treated control group. These upregulated proteins were grouped according to their molecular functions, and it was observed that the repeatedly expressed proteins were involved in RNA binding, transferase, hydrolase, and oxidoreductase. This suggests that AKG influences several metabolic parameters, energy production, stress response, and growth regulation. Some of the upregulated proteins with high abundance ratios, like alpha, alpha-trehalose-phosphate synthase, AP-1-like transcription factor, are known to enhance longevity and stress resistance. Although genes associated with aging, such as autophagy and mTOR, have been identified in genomic studies of Drosophila melanogaster, mice, and humans, no such genes were detected in our proteomic analysis of yeast.