Search

The neuronal differentiation process has been studied in great detail from many aspects. In the PC12 system, NGF was found to induce neuronal differentiation as measured by neurite extensions and neuronal marker expression. This effect was seen to be mainly conducted through the Ras/MAPK pathway; however, additional pathways are suspected to play a significant role in this cellular response. One such pathway is Smad signaling - NGF was previously reported to induce the expression of the TGF-b signal, although the physiological relevance of this was not completely understood. In this study, we analyzed the expression profiles of several TGF-b pathway components, in an attempt to understand the potential role of this pathway in NGF-induced differentiation of PC12 cells.

Transcription factors (TFs) are the proteins which regulates the expression of their target genes either in a positive or negative manner. TFs realize this task by binding to a specific DNA sequence contained in promoter regions, via their DNA binding motifs. Among ETS family TFs, Pea3 proteins are involved in the regulation of expression of genes, which are important for cell growth, development, differentiation, oncogenic transformation and apoptosis. In silico studies should be done to find out the novel target genes for this TF. Even though a few bioinformatics tools are available for this purpose, the user needs to go back and forth between different tools, and to repeat these steps for each of their candidate gene. Here we combined these tools and constituted a new tool which examines the affinity of any TF towards the selected target genes’ promoter sequences. The tool is tested on several genes, which are predicted to be regulated by Pea3 TF.

Nöron (sinir hücresi)-glia ilişkisi beyin enerji metabolizmasının yanısıra beynin normal işleyişi açısından da çok önemlidir. Bu konuda iki temel model vardır ? klasik görüşte, hem nöron hem de astrosit glikozu oksidatif metabolizma kanalıyla enerji kaynağı olarak kullanabilirken, astrosit-nöron laktat mekiği hipotezinde (ANLMH) glikozu anaerobik glikolizle piruvata ve daha sonra laktata tüketebilen astrosittir ve bu laktat daha sonraki oksidatif degredasyon için nöron tarafından alınmak üzere hücre dışı alana salgılanır. Çalışmanın bütünleşik kinetik ve genetik kısmında, nöronlar ve astrositlerdeki enerji metabolizması ANLMH modelinin her iki hücre tipi icin de enerji talebini karşılaması açısından bir avantaj sağlayıp sağlayamayacağı açısından analiz edildi. Deneyle desteklenen in siliko modelleme sonuçları hem normoksik hem de hipoksik koşullar altında verilen zaman diliminde ANLMH modelinin nörona klasik görüşten daha fazla ATP sağladığını gösterdi. Çalışmanın termodinamik kısmında, nöron perspektifinden ekserji analizi uygulandı ve nörondaki ATP üretiminin ekserjetik verimliliği her iki rakip model (klasik ve ANLMH) için ayrı ayrı değerlendirildi. Buna bağlı olarak enerjetik açıdan ANLMH modelinin nöron için daha elverişli olduğu öngörülmektedir. Ayrıca, kararsız durumda nöronun dinamik koşullar altında (normoksik, hipoksik, glikoz azlığı ve aşırı glikoz konsantrasyonu) ekserji kaybı analiz edildi. Analiz sonuçlarına göre, hücrenin sadece iş potansiyelinin değil aynı zamanda ekserji kaybı oranının aşırı glikoz konsantrasyonu altında en yüksek, glikoz azlığı koşulunda da en düşük olduğu belirtilmiştir. Neuro-glial interactions are important for normal functioning of the brain as well as brain energy metabolism. There are two major working models ? in the classical view, both neurons and astrocytes can utilize glucose as the energy source through oxidative metabolism, whereas in the astrocyte-neuron lactate shuttle hypothesis (ANLSH) it is the astrocyte which can consume glucose through anaerobic glycolysis to pyruvate and then to lactate, and this lactate is secreted to the extracellular space to be taken up by the neuron for further oxidative degradation. In the integrated kinetic and genetic part of the study, energy metabolism in neurons and astrocytes were analyzed whether the ANLSH model can provide an advantage to either cell type in terms of supplying the energy demand. This experimentation-supported in silico modeling results showed that under both normoxic and hypoxic conditions in a given time period ANLSH model does indeed provide the neuron with more ATP than in the classical view. In the thermodynamic part of the study, exergy analysis was applied from the perspective of a neuron, and exergetic efficiency of ATP production in the neuron is assessed with two competing models (classical and ANLSH), seperately. Therefore, it is predicted that the ANLSH model is energetically more favorable to the neuron. Also, unsteady exergy loss of neuron under dynamic stress conditions (normoxic, hypoxic, glucose starvation and excess glucose concentration) was analyzed. According to the analysis result, it is emphasized that not only the work potential, but also the rate of exergy loss of the cell is highest under excess glucose concentration and lowest under glucose starvation condition. 137

ÖZETBERBERİNİN ANTİMİKROBİYAL AKTİVİTESİNİN DEĞERLENDİRİLMESİAntimikrobiyal ilaçların hastanelerde ve tarımsal alanlarda yaygın olarak kullanımı, bakterilerin mevcut ilaçlara karşı direnç göstermelerine neden olmaktadır. Bu durum, sağlık sektöründe önemli bir problem teşkil etmektedir. Doğal kaynaklar olarak bitkiler ilaca dirençli olan mikroorganizmalara karşı savaşacak yeni ilaçlar için sayısız olanaklar sunmaktadırlar. Bitki kaynaklı berberin, suda çözünebilen birkaç alkoloidden biridir ve birçok bakteri ve mantara karşı antimikrobiyal etksini gösterdiği bilinmektedir. Bu çalışmada, berberinin Escherichia coli K12’ye olan etkisi transkriptomik ve proteomik düzeyde araştırılmıştır. Büyüme ortamındaki berberinin konsantrasyonu 750mg/L olarak seçilmiştir. Ilaç varlığında ve yokluğundaki büyüme profilleri, büyümedeki farklılığın 4. saatte başladığını göstermiş ve buna bağlı olarak RNA ve proteinler inokülasyondan 4,5 saat sonra ekstrakte edilmiştir. Transkriptom çalışmalarında, hücrelerin gen ekspresyon profilleri mikroarray teknolojisi kullanılarak belirlenmiştir. Mikroarray sonuçlarını berberin varlığında ekspresyonu azalan veya artan genlerin sayılarına göre değerlendirdiğimizde; katabolik proses, membran proteinleri ve taşınım proteinleri ile ilgili ekspresyonu artan genlerin sayısında önemli ölçüde artış, biyosentez mekanizması ve nükleik asit biyosentezi ile ilgili ekspresyonu azalan genlerin sayısında önemli ölçüde düşüş gözlemlenmiştir. Proteomik analizlerde, protein ekspresyon farklılıkları iki boyutlu jel elektroforez tekniği kullanılarak belirlenmiştir. 15 protein, LC-MS/MS ile analiz edilmek üzere seçilmiştir. Sonuçlar, berberinin metabolik yolaklarda, hücre bölünmesinde, taşınma sistemlerinde, glikolizde, ve hücre adhezyonunda yer alan proteinlerin ekspresyonlarını değiştirdiğini göstermiştir. Elektron taşınma sisteminde, protein biyosentezinde ve trikarboksilik asit döngüsündeki proteinlerin ekspresyonu artarken, nmpC, ompC ve MALE gibi membran proteinlerinin ekspresyonunda dikkate değer bir düşüş gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar, ilaç adaylarının moleküler mekanizmalarının anlaşılması ve hedefe yönelik ilaç tasarımında gelecekteki çalışmalar için önemli birikim oluşturacaktır.ABSTRACTEVALUATION OF THE ANTIMICROBIAL ACTIVITY OF BERBERINEThe extensive use of antimicrobial drugs in clinical and agricultural settings causes bacteria to acquire resistance against the commonly used antibiotics. This constitutes an important problem in health sector. Plants as natural products serve countless opportunities for new drugs to counter multi-drug resistance microorganisms. Plant-derived extract berberine is one of the few alkaloids soluble in water, and known to exhibit antimicrobial activity against several types of bacteria and fungi. In this work, the effect of berberine on Escherichia coli K12 was screened at both transcriptomic and proteomic level. The concentration of berberine in growth media was determined as 750mg/L. The analysis of growth profiles in the presence and absence of the drug candidate has shown that difference in growth started to be noticeable 4th hour of growth, hence RNAs and proteins were extracted 4,5 hours after inoculation. In transcriptomic approach, gene expression profiles of cells were determined using microarray technology. As we evaluated microarray results according to number of genes up/down-regulated in the presence of berberine, we have seen a significant increase in the number of up-regulated genes related to catabolic processes, membrane proteins and transporter proteins, and a significant decrease in the number of down-regulated genes related to biosynthesis and nucleic acid metabolism. In proteomic analysis, 2-dimensional gel electrophoresis technique was used to find protein expression differences. 15 protein spots were selected to be analyzed with LC-MS/MS. The results have shown that berberine altered the expression of proteins take place in metabolic pathways, cell division, transport systems, glycolysis, and cell adhesion. There is a significant down- regulation in the expression of membrane proteins like nmpC, ompC and MALE, while the expression of proteins take place in electron tranport system, protein biosynthesis and tricarboxylic acid cycle were up-regulated. These results will provide valuable information to understand the molecular mechanism of the action of the drug candidates and to design new-target based drug candidates for future studies

The World Health Organization lists tuberculosis among the top 3 leading causes of death from a single infectious agent, and reported cases of multidrug-resistant tuberculosis (MDR-TB) are on the rise. In an attempt to improve MDR-TB drug-directed therapy, we synthesized 11 4-substituted piperazine derivatives of 3-hydroxy-6-methyl-4H -pyran-4-one pharmacophore by reacting 5-hydroxy-2-methyl- 4H-pyran-4-one with suitable piperazine derivatives under Mannich reaction conditions. Inhibitory effects of the 11 compounds on Escherichia coli DNA gyrase were evaluated via DNA gyrase supercoiling assay. The minimum inhibitory concentrations (MIC) of the 11 compounds and 41 compounds from our previous studies against Mycobacterium tuberculosis H37RV were assessed, in vitro, by a broth dilution method. To determine the interaction pattern between active site amino acids and all 52 compounds, homology modeling for the construction of M. tuberculosis DNA gyrase B subunit was performed, followed by a docking study. The data presented here could prove useful in future studies on interaction field analysis and high throughput virtual screening of the derivatives of the 3-hydroxy-6-methyl-4H -pyran-4-one pharmacophore toward the development of more clinically applicable compounds.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008, Elk-1, ETS grubu transkripsiyon faktörüdür ve anti-apoptotik ve hücreyi bölünmeye götüren genlerin ekspresyonlarını kontrol etmektedir. Ancak Elk-1 in bölünme özellikğini kaybetmiş olan sinir hücrelerinde bulunması ve sinirlerin akson ve dendrit bölgelerinde gözülmesi bu proteinin başka görevlerinin de olabileceğini göstermektedir. Bu çalışmada, Elk-1 proteininin hücrenin iskeletini oluşturan mikrotübül yapısıyla olan etkileşimi sinir hücrelerinde moleküler ve biyokimyasal yöntemler uygulanarak araştırılmıştır. Öncelikle bu iki proteinin, konfokal mikroskobu tekniği kullanılarak hücrenin içinde yerleri belirlenmiş ve ayni bölgelerde lokalize oldukları görülmüştür. Sonrasında yapılan in vitro ve in vivo bağlanma deneylerinde ise Elk-1 ve mikrotübül arasında direkt interaksiyon olduğu tespit edilmiştir. Daha sonra ise Elk-1 proteininin mikrotübüle bağlanma bölgesinin belirlenmesi amacıyla delesyen mutantları kullanılarak çökertme deneyleri tasarlanmış ve sonuç olarak Elk-1’in değişik bölgelerinin mikrötübüle bağlanma yatkınlığının olduğu bulunmuştur. Elde ettiğimiz bulgular mikrotübüllerin Elk-1 ile interaksiyona geçebildiğini göstermektedir., Elk-1 is an ETS-domain transcription factor which is known to control the expression of immediate early genes such as c-fos and egr-1. Because the expressions of these genes are induced upon external proliferation or survival stimuli, Elk-1 is expected to be present in dividing cells and mostly around or in the nucleus.. However, in the previous studies, Elk-1 has been shown to localize in the axonal and dendritic regions of neurons which are non-dividing cells. For this reason, we wanted to explore whether Elk-1 can associate with microtubules in neuroblastoma cells and primary hippocampal neurons. Our results indicate that Elk-1 co-localizes with microtubules in both cell types, mostly in the cytoplasm and proximal axons. In addition to this, bacterially expressed and purified GST-Elk proteins containing different regions of the whole protein, can pull-down microtubules both from the mouse brain lysate or in the purified form. The interaction between Elk-1 and microtubules were also confirmed by in vitro binding and microtubule sedimentation assays. Finally, microtubules were co-immunoprecipitated with Elk-1 protein in neuroblastoma cells. These data altogether show that Elk-1 can associate with microtubules in neurons, Yüksek Lisans, M.Sc.