TGFBI Genindeki R555W Mutasyonunun, CRISPR/Cas9 ile İndüklenmiş Homoloji Yönelimli Onarım Tekniği Kullanılarak Oluşturulmasına Yönelik gRNA, Donör DNA Tasarımı ve Vektör Dizaynı

Transforming growth factor beta-induced protein (TGFBIp), bir hücre dışı matriks proteinidir ve Transforming growth factor beta-induced (TGFBI) geni tarafından kodlanır. Kromozom 5q31.1 lokasyonunda bulunan TGFBI geninde tanımlanmış 70 farklı mutasyon kanser, çeşitli bozukluklar ve korneal distrofilere sebep olmaktadır. Özellikle 4 ve 12. ekzonlarda meydana gelen sıcak nokta mutasyonlarının sırasıyla R124H, R124C, R124L; R555W ve R555Q değişimlerine sebep olduğu gösterilmiştir. Granüler kornea distrofisi tip 1 (GCD1), TGFBI geninin ekzon 12 bölgesindeki R555W sıcak nokta mutasyonu sonucu oluşmaktadır. Kornea distrofilerine neden olan mutasyonlar ve hastalıkla ilişkileri uzun zamandır bilinmesine rağmen fenotipin ortaya çıkmasına neden olan mutasyonunun düzeltilmesi ancak genomda değişiklikler yapılmasıyla mümkün olabilir. Genom düzenleme, DNA kırıklarını tamir eden doğal hücresel yollar aracılığı ile bir hücrenin veya organizmanın genomunu düzenlemek için kullanılan bir teknolojidir. Yakın zamanda keşfedilen ve bakteriyel savunma sistemi olarak işlev gören RNA aracılı kümelenmiş düzenli aralıklarla bölünmüş kısa palindromik tekrar dizileri (CRISPR) ve CRISPR ilişkili protein 9 (Cas9) sistemi (CRISPR/Cas9) günümüzde en yaygın gen modifikasyon yöntemi olarak kullanılmaktadır. CRISPR/Cas9 sisteminin tasarımının kolay ve etkinliğinin yüksek olması ve ayrıca ucuz olması sebebiyle birçok alanda çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır. İnsan hastalıklarının moleküler ve fizyolojik gelişimlerinin anlaşılması ve ilaç geliştirme çalışmalarının etkin bir şekilde yapılabilmesi için uygun hastalık modelleri oluşturmak bu amaçlardan biridir. CRISPR/Cas9 genom düzenleme aracını kullanarak yapılan hastalık modelleme çalışmalarının ön adımı olarak hedef bölgede TGFBI geni ekzon 12’de R555W mutasyonunu oluşturmak üzere; hedef bölgeye özgü rehber RNA (single guide RNA; sgRNA) ve donör DNA biyoinformatik araçlar kullanılarak dizayn edilmiş ve özgün rehber RNA pCAG-eCas9-GFP-U6-gRNA plazmid vektörüne aktarılmıştır.

Transforming growth factor beta-induced protein (TGFBIp) is an extracellular matrix protein and is encoded by the Transforming growth factor beta-induced (TGFBI) gene. 70 different mutations defined in the TGFBI gene located on chromosome 5q31.1, which cause cancer, various disorder and corneal dystrophies. In particular, it has been shown that hot spot mutations occuring in exons 4 and 12, which respectively cause R124H, R124C, R124L; R555W and R555Q changes. Granular corneal dystrophy type 1 (GCD1) is caused by the R555W hot spot mutation in exon 12 of the TGFBI gene. Although the mutations that cause corneal dystrophies and their relationship with the disease have been known for a long time, correction of the mutation that causes the emergence of the phenotype can only be possible by making changes in the genome. Genome editing is a technology used to edit the genome of a cell or organism through natural cellular pathways that repair DNA breaks. The recently discovered RNA-mediated system of clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and CRISPR-related protein 9 (Cas9) system (CRISPR/Cas9), which functions as a bacterial defense system, is currently used as a most common gene modification method. CRISPR/Cas9 system is used for various purposes in many fields due to its easy design, high efficiency and also its cheapness. One of these aims is to create appropriate disease models in order to understand the molecular and physiological developments of human diseases and to carry out drug development studies effectively. In this study, As a preliminary step in disease modeling studies using the CRISPR/Cas9 genome editing tool, to create the R555W mutation in the TGFBI gene exon 12 in the target region; The target sitespecific guide RNA (single guide RNA; sgRNA) and donor DNA were designed using bioinformatics tools and the specific guide RNA was transferred into the pCAG-eCas9-GFP-U6-gRNA plazmid vector.