Analysis of the role of BODIPY-based G-quadruplex stabilizer on translational and transcriptional regulation

Gene expression can be regulated at various levels and in various ways. One of the ways to modulate gene expression is by using G-quadruplex folds. G-quadruplexes are observed in G-rich sequences of nucleic acids and formed by stacking of hydrogen-bonded guanine tetrad planes. These structures play a critical role in regulating gene expression by influencing transcription and/or translation. It is known that the expression of EGFR is significantly increased in some cancer types. In this thesis, the regulation of gene expression by agents that can bind to G-quadruplex motifs and the effect of EGFR expression in cancer cells on this were studied. For this purpose, a BODIPY-based G-quadruplex stabilizer that can bind to G-quadruplex structures is used. The effects of this agent on some oncogenes in cancer cells with different EGFR expressions were evaluated in terms of transcriptional and translational aspects. In addition, a BODIPY-based imaging agent was synthesized using the erlotinib molecule, which is known to bind to the EGFR kinase domain, to detect EGFR expression in cell lines with fluorescence microscopy. Translational and transcriptional effects of G4 stabilizer in cell lines with different EGFR expression levels were compared. For the first time, BODIPY G4 stabilizer was shown to reduce mRNA level of EGFR. 1 µM stabilizer significantly reduced the c-MYC protein level. The findings point out the effect of BODIPYbased G4 stabilizer on cancer associated pathways and its therapeutic potential.

Gen ekspresyonu çeşitli seviyelerde ve şekillerde düzenlenebilir. Gen ekspresyonunu düzenleme yollarından biri de, G-dörtlü yapılarının stabilizasyonudur. G-dörtlüleri, hidrojen bağlı guanin tetrad düzlemlerinin istiflenmesi ile guanince zengin bölgelerde oluşan DNA ve RNA yapılarıdır. Bu yapılar, transkripsiyon ve translasyon gibi süreçleri etkileyerek gen ifadesinin düzenlenmesinde kritik bir rol oynar. Özellikle bazı kanser türlerinde EGFR'nin ekspresyonunun önemli ölçüde arttığı bilinmektedir. Bu tezde, G-dörtlü yapılarına bağlanabilen stabilizatör ile gen ekspresyonunun düzenlenmesi ve kanser hücrelerinin EGFR ekspresyonunun bundaki etkisi çalışılmıştır. Bunun için, G-dörtlü yapılara bağlanabilen BODIPY temelli bir ajan kullanışmıştır. Bu ajanın farklı EGFR ifadelerine sahip kanser hücrelerinde bulunan bazı onkogenlere etkisi transkripsiyonel ve translasyonel açıdan değerlendirilmiştir. Ayrıca, hücre hatlarındaki EGFR ekspresyonunu aynı zamanda floresan mikroskobu ile de tespiti için EGFR’ın tirozin kinaz alanını bağlanabilen erlotinib molekülü ile türevlendirilmiş BODIPY temelli bir görüntüleme ajanı sentezlenmiş ve hücrelerin rölatif EGFR seviyeleri belirlenmiştir. Bu çalışma kapsamında ilk kez BODIPY yapısındaki G4 stabilizatörün translasyon ve transkripsiyonel etkisi EGFR seviyesi işe karşılaştırılmıştır. Stabilizatörün EGFR RNA seviyesinde önemli bir azalışa neden olduğu ilk kez tespit edilmiştir. Diğer taraftan c-MYC protein seviyesinin 1 µM G4 stabilizatörü varlığında azaldığı gösterilmiştir. Elde edilen bulgular, BODIPY-temelli G4 stabilizatörlerinin kanserle ilişkili yolaklara olan etkisini ve anti-kanser terapötik potansiyelinin olduğunu göstermektedir.