ارزيابي ارتباط بين سن و فعاليت پروتئين كيناز مشابه رنا در شبكه آندوپلاسمي (PERK) در مدل تراريخت بيماري آلزايمر

EVALUATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN AGE an‎d ACTIVATION OF PROTEIN KINASE RNA-LIKE ER KINASE (PERK) IN A TRANSGENIC MODEL OF ALZHEIMER DISEASE

پيش‌زمينه و هدف: آلزايمر شايع‌ترين فرم زوال عقل و بيماري تخريب‌كننده عصبي در افراد مسن است. در اين مطالعه ارزيابي ارتباط سن با ميزان بيان ژن ATF4 طي فرآيند پيري در مدل تراريخت آلزايمر بررسي گرديد. مواد و روش­ها: ژن جهش‌يافته آميلوئيد بتاي انساني (hAβ42) توسط سيستم بياني GAL4/UAS در دروزوفيلا بيان و جهت ايجاد مدل مگس‌هاي نر UAS-Aβ42 با مگس‌هاي ماده elav-GAL4 و يا ok107-GAL4 لقاح داده شدند. تأييد مدل توسط بررسي شاخص برتري يادگيري (PLI) در لاروهاي نسل اول و همچنين تغيير ساختار چشم مگس‌هاي بالغ انجام شد. در اين مطالعه تحليلي بيان ژن ATF4 در روزهاي 10، 20 و 30 توسط فن RT-PCR مورد ارزيابي قرار گرفت. يافته­ها: ايجاد مدل آلزايمر توسط كاهش معنادار در PLI (P < 0.05) و همچنين تخريب ساختارهاي چشم مگس‌ها (P<0.01) تأييد شد. در اين مدل با كاهش فعاليت سيستم GAL4-UAS در دماي پايين (18 درجه سانتي‌گراد)، بيان ژن hAβ42 و سميت آن در قبل از بلوغ كاهش داده شد (P<0.05) و با افزايش مجدد دما (24 درجه سانتي‌گراد)، بيشترين بيان و سميت اين ژن در مغز مگس‌هاي بالغ ديده شد. بيان ژن ATF4 به‌صورت يكساني در هر دو گروه سني (روزهاي 20 و 30) مگس‌هاي مدل نسبت به گروه كنترل افزايش معني‌داري (P<0.01) داشت. بحث و نتيجه‌گيري: با توجه به اين يافته كه الگوي بيان ATF4 القاشده توسط سميت hAβ42 با افزايش سن يكسان است، مي‌توان نتيجه گرفت فرآيند پيري اثري بر فعاليت مسير پيام‌رساني PERK كه مهم‌ترين عامل افزايش بيان ATF4 در شبكه آندوپلاسمي است ندارد. مطالعات تكميلي بعدي مي‌توانند نقش پيري را در فعال شدن ساير مسيرهاي پاسخ به پروتئين‌هاي تا نخورده (ATF6 و IRE1) طي روند بيماري آلزايمر نشان دهند.

Background & Aims: Alzheimer’s disease (AD) is the main form of dementia and neurodegenerative disorder among the elderly. In this study, we evaluated the activation of protein kinase RNA-like ER kinase (PERK) by monitoring the expression patterns of activating transcription factor 4 (ATF4) during aging in a transgenic Alzheimer's model. Materials & Methods: The human beta-amyloid (hAβ42) mutant gene was expressed in Drosophila by GAL4/UAS system and male flies with UAS-Aβ42 were mated with elav-GAL4 or Ok107-GAL4 female to model AD. The model was confirmed by assessment of performance learning index (PLI) of larvae from first-generation (Ok107) and adult fly’s eyes structure (elav). The expression of ATF4 was evaluated on the 10th, 20th, and 30th days by real-time PCR. Results: The AD model was confirmed by decreasing PLI of larvae (p < 0.05) and degeneration of fly’s eyes structure (p < 0.01). We declined the activity of the GAL4-UAS system by temperature reduction (18 °C) in the first 10 days to decrease neurotoxicity and expression of hAβ42 (p < 0.05) and have the relevant model with maximum toxicity in the adult brain. Expression of ATF4 was similarly upregulated (p < 0.01) in both ages (20 and 30) of the model flies compared to the control group. Conclusion: Given that hAβ42-induced over-expression of ATF4 is the same in different age periods and because PERK signaling is the main source of ATF4 expression, we could conclude that aging is unable to influence the activation of PERK signaling in our model. Further complimentary molecular studies will warrant the possible effects of aging in the activation of other unfolded protein response (IRE1 and ATF6) pathways during AD.