CRISPR/Cas9 Kullanılarak Konneksin26 Nakavt HaCaT Keratinosit Hücrelerinin Üretilmesi

Abstract

Epidermis, cildin en dış tabakası olup, büyük ölçüde keratinositlerden oluşur. Epidermiste kan damarları bulunmadığından dolayı, epidermal homeostazın korunması için keratinositler arası iletişim, geçit bağlantıları (gap junctions (GJ)) ile sağlanır. Altı konneksin proteini bir araya gelerek konnekson ya da hemikanal adı verilen yapıları oluşturur. Komşu hücreler arasındaki hemikanalların birleşmesi ile geçit bağlantıları oluşur ve bu yapılar küçük moleküllerin taşınmasında görev alır. Farklı konneksin proteinleri epidermisin katmalarında farklı ifadelenme düzeni sergiler. Spinoz tabakasındaki hücreler başlıca GJB2 geni tarafından kodlanan Konneksin 26 (Cx26) proteinini sentezler. GJB2 geninde meydana gelen mutasyonlar, otozomal dominant Keratit-İktiyozis-Sağırlık (KID) sendromu da dahil olmak üzere çeşitli cilt hastalıklarıyla ilişkilidir. KID sendromuna yo açan D50Y ve G45E mutasyonları, aşırı aktif hemikanallar ve kontrolsüz molekül geçişine yol açar. Ayrıca D50Y mutasyonu hastalarda hafif semptomlara yol açarken, G45E mutasyonu ölümcül etkilere yol açmaktadır fakat farklı şiddetteki fenotiplerin mekanizmaları net değildir. Bu nedenle, her bir mutasyonun etkisinin incelenmesi için endojen Cx26 ifadelenmesinden yoksun ve epidermisteki fizyolojik süreçleri doğru şekilde yansıtan model sistemlere ihtiyaç vardır. Bu doğrultuda, bu çalışmada Cx26 geni, CRISPR/Cas9 sistemi kullanılarak azaltılmıştır (knockdown). Bu hücrelerde, Cx26 protein ifadelenmesi anlamlı azalmayla parallel olarak, canlılık ve geçit bağlantısı aktivitesi de azalmıştır. Bu çalışma, gelecekteki deneysel araştırmalar için bir model olan, yeni bir Cx26 knockdown HaCaT keratinosit hücreleri ortaya koymaktadır.The epidermis, the outermost layer of the skin, is mainly composed of keratinocytes. As the epidermis lacks blood vessels, communication between keratinocytes is facilitated by gap junctions (GJs) to maintain epidermal homeostasis. Six connexins form hemichannels. Docking of hemichannels between neighboring cells assembles GJs, enabling small molecule transport. Within the epidermis layers, connexins show distinct expression patterns. Cells in the spinous layer primarily express Connexin26 (Cx26). Mutations in the Cx26 are linked to various skin diseases including Keratitis Ichthyosis-Deafness (KID) syndrome. KID syndrome causing D50Y and G45E mutations leads to hyperactive hemichannels and uncontrolled molecule trafficking. While D50Y shows mild symptoms, G45E causes lethality, and the underlying mechanisms of these phenotypes are unclear. Examining the effect of each mutation requires model systems that lack endogenous Cx26 expression and accurately reflect physiology of the epidermis. Therefore, employing human keratinocyte cells is important as they provide a more accurate representation of epidermal physiology. The presence of endogenous Cx26 expressions in keratinocytes can complicate the investigation of aspects of exogenously expressed mutant Cx26 proteins. Thus, the study aims to knock out the Cx26 gene in HaCaT cells by using the CRISPR/Cas9 system to create a model system. In this study, the Cx26 gene was knocked down using the CRISPR/Cas9 system. Viability and gap junctional activity were decreased in these cells, consistent with the significant reduction in Cx26 protein expression. This study presents a novel Cx26 knockdown HaCaT keratinocyte cells, providing a valuable model for future experimental investigations.