Molecular and computational investigation of intrafamilial transcriptional regulatory network of ETS family transcription factors

Abstract

E yirmi altı veya E26 Transformasyon Spesifik (ETS) Ailesi çok çeşitli doku ve hücrelerle ilişki en geniş transkripsiyon faktörü ailelerinden birisidir. Aile metazoan hattına özgüdür ve yüksek evrimsel korunmuşluğu olan ETS bölgesi denen bir DNA bağlanma bölgesi ile karakterize edilir. ETS transkirpsiyon faktörü ailesinin 12 alt ailesi ve yaklaşık 30 üyesi vardır. ETS bölgesi ailesinin temel fonksiyonu transkipsiyonel aktivasyon ve inhibisyondur. Aile üyeleri doku spesifik değillerdir, bu yüzden bu ailenin üyeleri birçok doku ve hücre tipinde hücre çoğalması, gelişim, farklılaşma veya kanser gelişimi gibi çok çeşitli moleküler ve hücresel fonksiyoları düzenler. Bu tezde önceki mikro dizin çalışmaları baz alınıarak (Kandemir ve ark, 2017 ve Kandemir ve ark, yayınlamış sonuçlar) ETS ailesi üyelerinin aile içi regülasyon ağına odaklanılmıştır. Bu mikro dizin analizlerinde, Elk1-VP16 veya Pea3-VP16 aşırı anlatımı yapılan SH-SY5Y hücrelerinde, çeşitli ETS üyelerinin anlatımında artış veya azalış gözlenmiştir. Laboratuvarımızda yapılan daha önceki çalışmalarda da gösterilmiştir ki, Pea3-VP16, elk-1 promotorunu regüle etmektedir (Kandemir ve ark, yayınlanmamış sonuçlar). ETS ailesi üyelerinin bu oto-regülasyonunu incelemek için, yukarıda açıklanan mikrodizin analizini baz alan, Pea3 ve Elk1 üzerine odaklandığımız moleküler ve hesaplamalı bir metodoloji kurduk. Bizim temel araştrma sorumuz, ETS üyeleri diğer aile üyelerini transkripsiyonel seviyede nasıl regüle etmektedir ve bu regülasyon farklı biyolojik fonksiyonları nasıl etkilemektediri anlamak içindir. Hesaplamalı model simulasyonlarımız literatürü başarıyla yinelemektedir ve sistemin davranışını tahmin etmek için uygulanmıştır.

E-twenty-six or E26 Transformation Specific (ETS) Family is one of the largest transcription factor families involved in many diverse tissues and cell types. The family is unique in metazoan lineage and are characterized by an evolutionary conserved DNA binding domain, called ETS domain. ETS transcription factor family has 12 sub-families and 30 members. Main function of the ETS domain family is transcriptional activation and inhibition. They are not tissue specific, so family members can be seen in many tissues/cell types, regulating diverse molecular and cellular functions including cell proliferation, development or differentiation. This thesis focused on intra-familial regulation network of ETS family members, based on previous microarray-based studies (Kandemir et al, 2017 and Kandemir et al, unpublished results). In these analyses, it was observed in SH-SY5Y cells overexpressing either Elk-1-VP16 or Pea3-VP16 that expression of various ETS family members were either up- or down-regulated. It was further shown in previous studies in our laboratory that Pea3-VP16 indeed regulated elk-1 promoter (Kandemir et al, unpublished results). To investigate whether such an auto-regulatory network of ETS family members exist, we have established a molecular and computational methodology, focusing on Pea3 and Elk1, based on the microarray analyses described above. Our main research question was to understand how different ETS members regulate the transcriptional level of other family members, and how this regulation affects their different biological functions. We have successfully recapitulated the computational model simulating results present in literature and have implemented it to provide predictions about the system's behavior.