Identification of miRNA Profile and In-Silico Analysis of Identified miRNA Functions at Different Stages of Axolotl Tail Regeneration


DEMİRCAN T., AVŞAROĞLU M. E., ÖZTÜRK G., KESKİN İ.

Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi, vol.57, no.3, pp.125-134, 2017 (Peer-Reviewed Journal) identifier

Abstract

Introduction: Regeneration is the process of the restoration of an injured organ, extremity, or tissue without functional loss. Axolotl, a species of aquatic salamander, can perform successful regeneration after a non-lethal injury to internal organs, the central nervous system, and extremities. miRNAs targeting mRNAs have essential roles in post-transcriptional regulation by decreasing the translational level. This study was an investigation of changes in the miRNA profile and the effect of miRNAs on molecular pathways during tail regeneration.Methods: 60 axolotls 6 to 8 cm in length was amputated and the animals were randomly divided into 4 groups. Tissue samples were taken just after amputation (day 0 sample), and on the first, fourth, and seventh day of regeneration. miRNAs were identified in the collected samples using next generation sequencing. Among the identified miRNAs, those demonstrating significant change at different stages of regeneration were analyzed to explore the pathways regulated.Results: Of the identified miRNAs, 52 that changed (increased or decreased) by 1.5 times or more were used in molecular pathway analysis. It was found that miRNAs upregulated during regeneration controlled homeostatic pathways, while downregulated miRNAs controlled the cell cycle and cell cycle regulating pathways. Discussion and Conclusion: miRNAs act in fundamental processes, such as homeostasis, development, growth, and regulation of disease. A shift in the miRNA profile is necessary to achieve progress and the successful accomplishment of regeneration.
Giriş ve Amaç: Rejenerasyon, fonksiyonel bir kayıp yaşamadan hasarlı dokunun, organın ya da uzvun restore edilmesi işlemidir. Su semenderlerinden olan Aksolotl kendisini öldürmeyecek iç organ, merkezi sinir sistemi ve uzuv hasarlarını başarı ile tamir edebilmektedir. miRNA'lar hedef mRNA'ların translasyon düzeyini düşürerek yazılım sonrası gen ifadesinin kontrolünde önemli roller üstlenirler. Biz de bu çalışmada Aksolotl'un kuyruk rejenerasyonu sırasında değişen miRNA profilini ve bu miRNA'ların moleküler yolaklara olası etkilerini araştırdık.Yöntem ve Gereçler: 6-8 aylık 60 adet Aksolotl'un kuyruk bölgesinden ampütasyon yapılmış ve hayvanlar 4 gruba ayrıldı. Ampütasyondan hemen sonra (0. gün) ve rejenerasyonun 1., 4. ve 7. günü örnek toplandı. Toplanan örneklerden yeni nesil dizileme yöntemi ile miRNA tespiti yapıldı. Bulunan miRNA'lar içinde rejenerasyonun farklı evrelerinde miktarı anlamlı olarak değişenlerin hangi yolakları regüle ettiği analiz edildi.Bulgular: Bulunan miRNA'lar içinden 52 tanesinin miktarı 1.5 kat ve üzeri değiştiği (arttığı veya azaldığı) için bu miRNA'lar yolak analizlerinde kullanıldı. Rejenerasyon ile birlikte artış gösteren miRNA'ların hemostazla ilişkili yolakları regüle ettiği görüldü. Rejenerasyon sürecinde azalış gösteren miRNA'ların ise hücre bölünmesi ve hücre bölünmesinin kontrolü ile ilgili yolakları regüle ettiği bulundu.Tartışma ve Sonuç: miRNA'lar canlılıkta birçok görev (hemostaz, gelişim, büyüme ve hastalık durumunun regülasyonu vb.) üstlenirler. miRNA profilinin değişmesi rejenerasyonun başarı ile sürmesi ve tamamlanması için gerekli bir mekanizmadır.