Parkinson Hastalığında LİMK Yolağının ve Bu Yolağı Hedef Alan Yeni Küçük Moleküllerin İncelenmesi

Akhan Güzelcan E. (Yürütücü), Yalçın Çakmaklı G., Bora Akoğlu G., Doğan T., Baumann M., Kahraman D. C.

TÜBİTAK Projesi, 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı, 2025 - 2028

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 3501 - Ulusal Genç Araştırmacı Kariyer Geliştirme Programı
Başlama Tarihi: Şubat 2025
Bitiş Tarihi: Şubat 2028

Proje Özeti

Parkinson hastalığı (PH) dünyada 6 milyondan fazla insanı etkileyen ve 65 yaş üstünde1% sıklıkla görülen, Alzheimer’dan sonra ikinci en sık görülen nörodejeneratif hastalıktır. PH'nin hücresel mekanizmaları, alt yolakları ve nörodejenerasyona yol açan efektörleri hakkındaki bilgi sınırlıdır. Bu nedenle PH için hastalık süreci üzerinde etki gösteren bir tedavi yaklaşımı hala bulunamamıştır. PH patolojik mekanizmasının aydınlatılması ve yeni tedavi seçeneklerinin/hedeflerinin oluşturulması için altta yatan mekanizmaların daha iyi anlaşılması gerekmektedir.

Erken başlangıçlı-PH (EB-PH) grubunda otozomal resesif formlarda, en sık (%10-20) PARK2 (parkin) mutasyonları görülür, bu oran ailevi EB-PH’de %50’ye kadar çıkmaktadır. Parkin, hasarlı veya yanlış katlanmış proteinlerin 26S proteazomunda parçalanmasını katalize eden bir ubikütin E3 ligazdır. Bu gende olan mutasyonlar genellikle ligaz aktivitesinin kaybolmasıyla ubikütinasyon özelliğini kaybetmesine sebep olur. Bu yüzden, parkin hasarlı hücrelerde toksik proteinlerin hücre içi birikmesi görülür.

Literatürde, parkin ile ilişkili proteinleri bulmak için yapılan bir çalışmada LIM kinaz 1 (LIMK1)’in parkin proteini ile direkt ilişkisi ko-immünopresipitasyon yöntemi ile gösterilmiştir. Parkin proteininin in vitro LIMK1-ubikütinasyonunu arttırdığı ve LIMK1’in hedefi olan Kofilin proteininin fosforilasyonunu engellediği gösterilmiştir. LIMK nöronal hücrelerde ifade edilen ve Kofilin fosforilasyonuyla hücre içindeki aktin düzenlenmelerini yöneten bir proteindir. LIMK1 aktin polimerizasyonu (aktin dinamiği), morfogenez, hücresel yaşam, bölünme, farklılaşma, hücre ölümü, fagositoz, nörit uzaması ve kanser invazyonu gibi farklı hücresel aktivitede görev alır.

Araştırmamızın ilk hedefi nöronal hücrelerde bulunan ve büyüme konisi hareketliliği, nörit uzaması ve akson rehberliğine etkisi olduğu bilinen LIMK’nin PH hücre modelindeki değişiminin gösterilmesidir. PH'de görülen parkin mutasyonunun normalde ubikütinasyona uğrattığı LIMK’lerin hücre içinde birikmesine sebep olacağı düşünülmektedir. LIMK birikmesinin Kofilin fosforilasyonunu artırarak aktin yeniden düzenlemelerini, nörit uzamalarını ve hücresel yaşamı etkileyebileceği düşünülmektedir. Bu sebeple, proje kapsamında SH-SY5Y hücre hatlarında MPP+ kullanılarak oluşturulacak PH hücre modelinde, LIMK1 ve alt yolağında bulunan Kofilin proteinlerinin seviyeleri ve fosforilasyonları Western Blot tekniği ile incelenecektir.

Projenin diğer ana başlığı, grubumuz tarafından daha önce yapılan çalışmada karaciğer kanseri üzerinde test edilmiş ve LIMK1’i baskıladığı gösterilmiş, in silico yeni keşfedilen LIMK inhibitörlerinin (LIMKi) nöroprotektif rolünü ortaya çıkartarak PH için test edilmesidir. Öncelikle, seçilen LIMKi’lerin, PH hücre modelinde LIMK aktivitesini durdurduğu WB analizi ile gösterilecektir. Daha sonra bu inhibitörlerin PH patofizyolojileri üzerindeki etkilerini incelemek için LIMKi uygulanmış PH hücre modelinde; hücre ölümleri, nörit kısalmaları ve nörit morfolojileri immunofloresans teknikleriyle incelenecektir.

LIMK yolağı ilk defa bu proje kapsamında PH hücre modelinde detaylı bir şekilde incelenecektir. Projenin bir diğer yenilikçi yaklaşımı da LIMK yolağını hedef alan yeni küçük moleküllerin PH için yeni bir tedavi yaklaşımı olarak değerlendirilecek olmasıdır. Bu proje kapsamında, LIMK-PH ile ilgili literatürde bilinen ilişkiler ve bu projenin çıktıları manuel olarak CROssBAR’a işlenecektir. Zenginleştirilmiş bu veritabınıyla PH için LIMK ile ilişkili yeni taramalar yapılacak ve yeni ortaklıklar/genler/ilaçlar bulunacaktır. CROssBAR’ın zenginleştirilmesi bu alanda çalışan diğer araştırmacılara yeni bağlantılar kurup, yeni projeler yazma imkanı verecektir.