Beyin metabolizmasının genom ölçeğinde modellenmesi ve hastalıklara uygulamaları

Tunahan Çakır
Gebze Teknik Üniversitesi, Biyomühendislik Bölümü, Gebze, Kocaeli

Hücre içi moleküler ağların ve moleküler verilerin birlikte genom ölçeğinde incelenmesi, hücrenin çalışma prensiplerinin anlaşılmasında büyük rol oynar. Hücrenin ihtiyacı olan tüm moleküllerin sentezlendiği metabolizmada yer alan etkileşimlerin oluşturduğu metabolik ağlar, hücre içi moleküler ağların en önemlilerindendir. Bu nedenle, nörodejeneratif hastalıkların veya beyin tümörlerinin hücre metabolizmasına etkisini anlamada beyine özgü metabolik ağların oluşturulması ve analizlerde kullanılması önem taşımaktadır. Bu konuşmanın odağı, beyindeki iki önemli hücre tipi olan nöron ve astrosit hücrelerinin metabolizmasını ve birbirleriyle etkileşimini kapsayacak şekilde oluşturduğumuz beyine özgü metabolik ağlardır. Araştırma grubumuzda gerçekleştirdiğimiz çalışmalardan biri, mörodejeneratif hastalıklara ait transkriptom verilerinin geliştirdiğimiz beyine özgü metabolik ağa çizge tabanlı bir yöntem kullanılarak haritalanmasıdır. Bu analiz, hastalıktan en çok etkilenen metabolik yolakların listesini elde etmemize imkan tanımaktadır. Ek olarak, beyin tümörlerinin hücre metabolizmasına etkisini literatürde kısıt-tabanlı yaklaşım olarak bilinen Akı dengesi analizi (İng. Flux Balance Analysis) kullanarak incelediğimiz araştırmadan da bu konuşmada bahsedilecektir. Son olarak, araştırma grubumuzda devam eden Parkinson Hastalığı odaklı projemizin detaylarına yer verilecektir.

### The language of this webinar will be Turkish ###

Genome-scale brain metabolic networks as scaffolds for mapping disease-related alterations

Tunahan Çakır
Gebze Technical University, Department of Bioengineering, Gebze, Kocaeli, Turkey

Integrative systems-wide analysis of data and networks at genome-scale enables a holistic understanding of the functionality and working principles of the cell. Metabolic networks are among major cellular network types since it is the metabolism that runs the cellular factory. Therefore, reconstruction of brain-specific metabolic networks is crucial to map the effect of brain-related diseases such as neurodegenerative diseases and brain tumors on cell metabolism. In this talk, I will focus on our efforts on reconstructing brain-specific metabolic networks that take into account neuron-astrocyte specificity and the interactions between these two essential cell types. Then, I will present the use of the reconstructed networks as scaffolds to map transcriptome data for neurodegenerative diseases using a graph-based approach termed reporter pathways. I will also present our work on constraint-based modelling of brain metabolic networks for the analysis of brain tumors. A key point in modelling some neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s Disease and Parkinson’s Disease is to take into account the aggregation of disease specific proteins in the cell. I will conclude with our ongoing research on Parkinson’s Disease where we map transcriptome data on the reconstructed brain-specific metabolic networks to demonstrate the effect of alpha-synuclein aggregation on brain metabolism.