Akademik Veri Yönetim Sistemi
Özsoy E. D. (Yürütücü), Yemişci Özkan M., Çelik Fuss A., Yılmaz M.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2022 - 2024
Drosophila melanogaster yüzyılı aşkın bir süredir dünya çapındaki laboratuvarlarda genetik araştırmalarda kullanılan önemli bir model organizmadır. Drosophila melanogaster fizyoloji, davranış, evrimsel, gelişimsel ve moleküler genetik gibi temel alanların yanı sıra, insan genlerine gösterdiği yüksek ortoloji dolayısıyla, kanser, yaşlanma, nörolojik ve metabolik rahatsızlıklar gibi tıbbi önemi yüksek başlıklar dahilinde de yaygın biçimde çalışılmaktadır. D. melanogaster’in bu denli yaygın biçimde kullanılmasının nedenleri arasında laboratuvarda yetiştirilmesinin kolaylığı, son derece kısa sürelerde yüksek sayılarda yavru döl vermesi ve yetiştirilme ve devamlılık maliyetlerinin son derece makul düzeyde olması da yer alır. Elbette, D. melanogaster’in genomunun çok iyi biliniyor olması ve yaygın kullanıma sahip son derece verimli ve sofistike genetik manipülasyon araçlarının D.melanogaster için geliştirilmiş bulunması referans bir araştırma modeli olarak tercih edilmesinin temel nedenleridir. Drosophila melanogaster’in göz gelişimi ile ilgili çalışmalarda kullanılmaya başlaması 1900’lü yılların başına dayanmaktadır. Bugüne kadar nakavt mutant, transpozon müdahalesi, RNAi gibi yöntemler kullanılarak göz gelişimi ve göz boyutu ile ilişkili olduğu kanıtlanmış çok sayıda gen tanımlanmıştır. Tanımlanan bu genlerin büyük bir kısmı insan genleriyle ortologdur. Proje kapsamında, göz gelişimiyle ilişkisi iyi saptanmış Lim homeobox 1 (Lim1) geniyle etkileşim içinde bulunması yüksek olasılık taşıyan 22 genin ileri analizlerle doğrulanması (göz gelişimine etkilerinin ifade düzeyinin anlaşılması) amaçlanmaktadır. Söz konusu 22 gen, çözünürlüğü son derece yüksek olan genom boyu ilişkilendirme analizi (GWAS) çerçevesinde, projeye ön çalışma niteliğinde gerçekleştirilen epistatik (gen etkileşim modelli) bir GWAS ile saptanmışlardır. Bu ön çalışmada, Drosophila Genetik Referans Paneli (DGRP) adı verilen genomik ilişkilendirme popülasyonuna ait 126 soya Lim1 sokulmuştur. Bu işlem sonucunda, Lim1 fenotipik ifadesinin 126 genom (soy) boyunca gözlenen fenotipik değişkenliği, Lim1 ile etkileşen genetik varyasyonu (genomdaki Lim1 ile etkileşen diğer genleri) bulmak üzere epistatik GWAS modelinde kullanılmıştır. Lim1’in temel fenotipik etkisi göz alanı şeklinde sayısallaştırılmıştır. Anılan epistatik GWAS yoluyla-Lim1 ile etkileşmesi bağlamında- 22 gen, 126 DGRP soyunun göz alanı fenotipik sinyallerinin veri olarak kullanmasıyla DGRP2 internet sitesinde bulunan biyoinformatik araçlarla saptanmıştır. Önerilen projemizin temel (başlangıç) hipotezi GWAS ile saptanan 22 genin de göz gelişimiyle ilişkisi olabileceği yönündedir. Bu amaca ulaşmak için, ilgili genlerin göz gelişimiyle ilişkileri çerçevesinde, gözün farklı dokulardaki gen ifade düzeylerinin ortaya konması temel olarak hedeflenmektedir. Bu hedefe ulaşmak için, UAS-GAL4 soyları kullanılarak özgün ifade analizleri gerçekleştirilecektir. İşlevleri bilinmeyen iki adet gen için ise CRISP müdahalesi ardından ifade analizleri yapılacaktır. Gen ifade değişimlerine bağlı göz yapısı anomalileri ışık ve elektron mikroskopu analizleriyle ortaya konacaktır. Temel hedefimizin sonucunda doğrulanan genlerden, ifade düzeylerinin belirlediği ölçütler çerçevesinde seçilecek 5 tanesinin Lim1 geniyle olan etkileşim düzeylerinin ortaya konması da hedeflenmektedir. Bu hedefin gerçekleştirilmesi, seçilen her bir genin, Lim1 mutantı ile aynı genetik arka planda yine mutant olarak elde edilmesiyle-ve böylelikle çifte mutantların ifade kontrollerinin yapılabilmesiyle- mümkün olacaktır. Bahsedilen doğrulama işlemleri için, Drosophila göz gelişimi üzerine yetkin biçimde çalışan bir moleküler genetikçi ve ekibi (Boğaziçi Üniversitesi) ve yine insan göz hastalıkları ve göz gelişimi üzere çalışan yetkin bir medikal bilimci (Hacettepe Üniversitesi Nörolojik Bilimler ve Psikiyatri Enstitüsü) proje kapsamında yer almaktadır. Önerilen proje yürütücüsü Drosophila genetiği ve Drosophila temelli genom boylu ilişkilendirme analizleri (GWAS) konusunda deneyimli olup, bu alanda yapılacak çalışmalar açısından kapsamlı bir laboratuvara sahiptir. Önerilen projede doğrulanması amaçlanan genler, göz gelişimiyle ilişkilendirilmeleri halinde, göz gelişim genetiği repertuarını daha önce gerçekleştirilmemiş düzeyde genişletmeye aday genlerdir. Bu yönüyle önerilen projenin yüksek bir özgünlük taşıdığı düşünülmektedir. Bu genlerden bazılarının işlevinin hemen hiç bilinmiyor olması ise, bu özgünlüğün ağırlığını artırmaktadır. Drosophila melanogaster’in insan dahil, pek çok model ya da model-olmayan organizma ile yüksek genetik ortolojiye sahip olması, proje sonucunda elde edilecek göz gelişim genetiği bilgilerinin yaygın ve evrensel etkisinin de yüksek olacağına işaret etmektedir. İnsan söz konusu olduğunda, doğrulanacak genlerin göz hastalıkları/bozukluklarındaki muhtemel etkileri düşünüldüğünde, sonuçların yaygın etkisinin medikal bakımdan da yüksek olacağını söylemek mümkündür.