Hacettepe Üniversitesi Çocuk Nefrolojisi Bilim Dalı öğretim üyesi ve Nefrogenetik Laboratuvarı sorumlu öğretim üyesi Prof. Dr. Fatih Özaltın’ın yönetiminde ulusal ve uluslararası iş birliği ile 5 yıl önce İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Çocuk Nefrolojisi Bilim Dalı’nda görülen 2 ailede yapılan kapsamlı genetik araştırmalar neticesinde daha önce bilinmeyen yeni bir sendrom tanımlandı. Bu sendroma sahip bireylerde tipik yüz anomalileri, derinden boğuk bir sesle konuşma, diş anormallikleri, santral sinir sistemi anomalileri yanı sıra son dönem böbrek yetmezliğine ilerleyen atipik hemolitik üremik sendrom mevcuttu. İlk kez İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi’nde görülen bu vakaların aile bireylerinin tüm ekzom dizileme çalışması bu bireylerde TSEN2 (tRNA splicing endonuclease-2) geninde intronik bir varyasyonun homozigot olduğunu gösteriyor. Bu varyasyonun aileler içinde hastalıkla segregasyonun da gösterildiği bu çalışmaya daha sonra benzer fenotipleri nedeniyle Hacettepe Üniversitesi Çocuk Nefrolojisi Bilim Dalı’nda izlenen 2 aile daha eklenirken, bu ailelerden 2 ilave bireyle birlikte toplam 4 ailede 6 bireyde aynı gende aynı varyasyon saptandı. Bu ailelerin tamamının orijini Güneydoğu Anadolu Bölgesi olduğundan aralarında ilişki olup olmadığı bilimsel yöntemlerle araştırıldı ve kendileri bilmese de bu ilk 2 ailenin birbirleriyle uzak atalardan ilişkili olduğu ve TSEN2 geninin de içinde olduğu 4.2 Mb’lık bir bölgesi ortak kalıttığı gösterildi. Bu şekilde saptanan varyasyonun o coğrafi bölgede bir “kurucu (founder)” varyasyon olduğu sonucuna ulaşıldı (Şekil 1).
Şekil 1. A) Ailelerin ilişki analizi
Şekil 1. B) Haplotip analizi
Bu varyasyonun nasıl hastalık yaptığına dair fonksiyonel analizler yapıldığında transfer RNA biyolojisini bozduğu saptandı.
İnsan genomunda yaklaşık 500 adet tRNA kodlayan gen bulunur. Bunlar pre-tRNA olarak transkribe edilir ve olgun fonksiyonel tRNA olmadan önce birçok modifikasyona uğrar. Bunlardan 32 tanesi antikodon kısmı üzerinde intronik kalıntılar içererek transkribe edilir. Bunların fonksiyonel hale gelebilmesi için bu intronik kısımların yapıdan uzaklaştırılması gerekir. Bu işlem TSEN kompleks tarafından başarılır. TSEN2 geni bu kompleksin enzimatik kısmında yer alan TSEN2 proteinini kodlar. Dolayısıyla mutant TSEN2 geninin ürünü de bozuk olacak ve TSEN kompleksinde gerektiği gibi fonksiyon göremeyecektir. Bu hipotezle saptadığımız intronik varyantın TSEN2 yapısını nasıl etkilediğini araştırdığımızda bunun 3 farklı transkript oluşturduğu hastaların cDNA sekansı ve mini gen deneyleriyle ortaya konmuştur: 1) Normal transkript, 2) Ekzon 10’un atlandığı dolayısıyla bunun kodladığı evrim boyunca korunmuş onlarca aminoasitten yoksun bir transkript, 3) Varyasyonun neden olduğu alternatif kesim nedeniyle orijinal proteinde olmayan 2 ilave aminoasidin eklenmesine neden olan intronik kalıntı içeren anormal transkript (Şekil 2A).
Şekil 2. A) Hastalara ait cDNA sekans örneği
Şekil 2. B) Mini gen deneyinin şematik gösterimi
Normal transkript hastaların yaşamasını sağlarken anormal transkriptlerin varlığının hastalarda tanımlanan sendromik bulgulardan sorumlu olduğu düşünüldü. Bu hipotezin doğruluğunu kanıtlamak için hasta bireylerde RNA sekansı yapıldı ve aynı cinsiyet ve yaşta sağlıklı bireylerin RNA sekans datasıyla karşılaştırıldı. Bu yolla artan ve azalan genler ortaya konduğu gibi protein sentezinde kritik rol üstlenen ama bozuk TSEN enzimatik aktivitesi nedeniyle olgun yapıya dönüştürülemeyen 5 anormal tRNA transkripti de belirlendi. Yolak analizlerinde artış ya da azalış yönünde etkilenen yolaklar ile birlikte spliceozom, ribozom, sinaptik vezikül siklus, glutamerjik sinaps ve Hippo -YAP sinyal yolaklarının etkilendiği net bir şekilde ortaya kondu (Şekil 3). Bu yolakların etkilendiğinin kanıtları da fenotipte görüldü. Bu yolakların beyin gelişimi, yüz gelişimi, diş gelişimi, damarlarda endotel hücre homeostazı gibi birçok gelişimsel ve homeostatik mekanizmalarda rolleri olduğu daha önceki çalışmalarda gösterildiğinden bulgularımızın hastaların fenotiplerini bu yolla açıkladığı sonucuna varıldı.
TSEN2’de saptanan bu mutasyonun fenotipten sorumlu olduğunu ispatlamak için aynı mutasyona sahip zebra balığı oluşturularak insanlardaki morfolojik bulgularının eşdeğerleri zebra balığında da ortaya konarak bu mutasyonun gerçekten bu yeni sendromdan sorumlu olduğu kanıtlanmıştır (Şekil 4).
Şekil 3. A) Aktivitesi azalan yolaklar B) Aktivitesi artan yolaklar
Şekil 4. Zebra balığı modeli. Sol sütun normal zebra balığı, Sağ sütun TSEN2 ekzon 10’un olmadığı zebra balığı
Bu yeni sendroma TRACK sendromu (TSEN2 Related Atypical hemolytic uremic syndrome, Craniofacial malformations, Kidney failure) ismi verilerek tıp literatürüne kaydedildi. Patogenezi aydınlatmaya yönelik ileri çalışmalar devam ederken, ileri bulguların tRNA biyolojisine ışık tutması bekleniyor.
Çalışma genetik camiasının prestijli dergilerinden birisi olan Clinical Genetics dergisinin Mart 2022 sayısında yayımlandı (Clin Genet 2022; 101 (3): 346-358).