Dopaminerjik ve seratonerjik sinir hücrelerinde oluşturulan sitokrom c oksidaz eksikliğinin etkilerinin Drosophila melanogaster üzerinde araştırılması

Abstract

Mitokondriyal hastalıklar, en sık görülen kalıtsal metabolik bozukluklar arasındadır.Sitokrom c oksidaz (COX) mutasyonları mitokondriyal fonksiyon bozukluklarının en sık sebeplerinden biridir. Pan-nöronal COX eksikliğinin, Drosophila melanogaster’de lokomosyonu bozduğunu gösterilmiştir. Dopaminerjik nöronların hareket bozukluğu ile seyreden hastalıklarda rol oynadığı bilinmektedir. Hipotezimiz Pan-nöronal COX eksikliğinde oluşan hareket bozukluğunun atofizyolojisinde rol alan temel nöron grubunun dopaminerjik nöronlar olabileceğiydi. Bu amaçla çalışmamızda dopaminerjik nöronlarda oluşturulan COX eksikliğinin harekete olan etkilerini araştırmayı ve oluşturulan eksikliğin pupa gelişimine, ömür uzunluğuna etkilerini incelemeyi amaçladık. Gal4/UAS ikili sistemini kullanılarak sadece dopaminerjik (THKD), dopaminerjik ve serotonerjik (DDCKD), sadece serotonerjik (TRHKD) ve pan-nöronal (PKD) COX enzimi susturulmuş gruplar oluşturuldu. Gruplar tırmanma deneyine tabi tutuldu. PKD grubunda hareket bozukluğu oluştuğu görülürken diğer gruplarda anlamlı bir fark bulunamadı. Bunun yanında grupların ömür uzunluklarının ve pupal letalite oranlarının farkı değerlendirildi. PKD grubu diğerlerine göre anlamlı şekilde kısa ömre sahip olup, THKD grubu kontrole göre kısa ömürlü olduğu gözlemlendi. Grupların pupal ölüm oranları arasında anlamlı bir fark bulunamadı.Kullandığımız sinek hatlarının teyidi için Gal4 hatlarının nükleer GFP ifade etmeleri sağlandı ve anti-TH antikor ile ikili immun boyaması yapılarak kolokalizasyonlar değerlendirildi. Sonuç olarak nöronlarda COX eksikliği sonucu oluşan bozukluğun dopaminerjik ve serotonerjik nöronlardan kaynaklanmadığı ve PKD ve THKD grubunda yaşam süresinin kısaldığı gösterilmiştir.

Mitochondrial diseases are among the most common inherited metabolic disorders. Cytochrome c oxidase (COX) mutations are some of the most common causes of mitochondrial disorders. Previous studies have shown that pan-neuronal COX deficiency impairs locomotion in Drosophila melanogaster. Dopaminergic neurons play a significant role in locomotion disorders such as Parkinson’s disease. In this study, our hypothesis was that dopaminergic neurons play a significant role in the underlying mechanism of locomotion deficit related to COX deficiency. Consequently, we aimed to investigate the effects of COX deficiency in dopaminergic neurons on mobility and on pupal development and fly longevity. Only dopaminergic (THKD), dopaminergic and serotonergic (DDCKD), serotonergic (TRHKD), and panneuronal (PKD) COX deficiency groups were formed by using the Drosophila Gal4 / UAS binary expression system. The groups were subjected to climbing assay, lifespan assay, and pupal lethality assay. THKD, TRHKD, or DDCKD groups did not show locomotion disorders. Pan-neuronal COX deficiency lead to impaired locomotion as expected but no significant difference was found in other groups. The PKD group had a significantly shorter lifespan than the others and, the THKD group had a shorter lifespan than the control group. Pupal lethality assay showed no significant difference between COX knockdown groups and control group. Additionally, nuclear GFPexpressing Gal4 fly lines co-immunostained using anti-TH antibody to evaluate colocalizations which is a proof of dopaminergic expression. As a result, it is shown that dopaminergic and serotonergic neurons are not likely to be responsible for the locomotion disorder caused by COX deficiency in neurons and that the life span in PKD and THKD group is shortened.