Investigation of Roles of Transcription Factors Elk-1 and Pea-3 Proteins in Axonal Regeneration Anada Degeneration

Abstract

Transkripsiyon faktörleri gen aktivitelerini düzenleyerek hücrelerin başkalaşımından olağan ve olağanüstü durumlarda protein sentezlenmesine, bölünmesinden ölümüne kadar pek çok süreci yönlendiren proteinlerdir. ETS ailesi transkripsyon faktörleri bunların arasında önemli bir yer işgal eder. Bu aile üyelerinin sinir hücrelerindeki işlevleri çok sayıda çalışmaya konu olmuş, ancak bunlar tam olarak anlaşılamamakla birlikte birbirine zıt bulgular rapor edilmiştir. Nöron hasarı, yerine yenisi konulamayan bu hücrelerin ölümü ve buna bağlı olarak geri dönüşümsüz sinir fonksiyon kayıplarına neden olmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı ETS transkripsiyon faktör aile üyelerinin nörodejeneratif ve nörorejeneratif süreçlerdeki rollerine ışık tutabilmektir.Bunun için fare primer duyu nöron kültürleri model olarak kullanılmış, nöronların kültürde akson uzatmaları nörorejeneratif bir süreç olarak, uzayan aksonların bir laser ışını ile kesilmesi sonucu ya da kendiliğinden gerçekleşen hücre ölümleri ise nörodejeneratif bir süreç olarak esas alınmıştır. Ölen ve hayatta kalan nöronlar özel boyalarla belirlenmiş, bu hücrelerde kendiliğinden ya da akson hasarı sonrası meydana gelen transkripsiyon faktör seviye değişiklikleri immünohistokimya yöntemleriyle analiz edilmiştir.Yapılan deneylerde ETS ailesi üyelerinden Elk-1 ve homoloğu olan SAP-1'in akson hasarı sonrası dakikalar içinde anlamlı derecede arttığı, Elk-1 seviyesinin yirmidört saat sonra hayatta kalan hücrelerde ölenlere göre anlamlı derecede daha yüksek olduğu bulunmuştur. Transkripsyon faktörlerinin aktif hale gelmesinde önemli role sahip olan SRF'nin seviyesi akson kesisi sonrası birkaç dakika içinde anlamlı derecede azalmış, fosforlanmış Elk-1 seviyesi ise otuzuncu dakikada anlamlı bir yükselme göstermiştir. Nöronlar için önemli rolleri gösterilmiş olan Pea-3 transkripsyon faktörünün seviyesinde herhangi bir anlamlı değişiklik belirlenmemiştir. Nöronların akson uzatması ile transkripsyon faktörlerinin seviyeleri arasında herhangi bir ilişki tesbit edilememiştir. Sonuç olarak ETS transkripsyon aile üyelerinden Elk-1'in akson hasarı sonucu seviyesinin arttığı ve aynı zamanda fosforlanmasının da tetiklendiği, bu faktörün hücre içinde artan seviyesinin nöronun hayatta kalması ile ilişkili olduğu ancak ETS transkripsyon faktörlerinin akson rejenerasyonu ile yakın bir ilişkisinin olmadığı gösterilmiştir.Transcription factors are the proteins that govern many processes from differentiation of the cells to protein synthesis under normal and abnormal conditions, from cell division to death through the regulation of gene activity. ETS domain transcription factors represent an important family among them. While the functions of the members of this family in neuronal cells have been subject for many investigations, they could not be fully understood and contradicting results have been reported. Neuronal damage results in the death of these irreplaceable cells and consequently permanent loss of nervous functions. The aim of this study is to shed light on the roles of ETS transcription factors in neurodegenerative and neuroregenerative processes.For this, culture of mouse primary sensory neurons were used as a model; growth of axons by the neurons in culture was considered as neuroregenerative process while neuronal death, spontaneous or as a result of axon transection with a laser beam was taken as a neurodegenerative process. Neurons that died or survived were determined with special stains and the changes in the level of transcription factors, spontaneous or following axonal transection were analyzed with immunohistochemistry techniques.The experiments revealed that Elk-1 and its homologue SAP-1 increases within minutes after axotomy and the level of Elk-1 is significantly higher in surviving neurons compared to dead ones after twenty four hours. The level of SRF, which plays an important role in the activation of transcription factors, significantly dropped within minutes after axotomy while the level of phosphorylated Elk-1 significantly increased after thirty minutes. The level of Pea-3, which has known important roles for neurons, did not change. The growth of axons by neurons had no association with the level of transcription factors. In conclusion, it has been demonstrated that the level of ETS transcription factor Elk-1 significantly rises after axonal injury, its phosphorylation is triggered and its increasing intracellular concentration is associated with neuronal survival while ETS transcription factors have no close relationship with axonal regeneration.