Investigation of Biomarkers Using Lipidome-Based Research Analysis in Sialidosis

Abstract

Neuraminidase 1, also known as N-acetyl-α-neuraminidase, is an enzyme found in lysosomes and encoded by the NEU1 gene. This enzyme is responsible for eliminating terminal sialic acids from glycoproteins and oligosaccharides. When mutations occur in the NEU1 gene, it leads to a particular lysosomal storage disorder known as sialidosis. Sialidosis is a rare genetic disorder that is inherited in an autosomal recessive manner. Sialidosis is classified into two subtypes: Type I, which has a later onset and Type II, which presents with early onset. In previous studies, an increase in glycolipid levels in visceral organs, and accumulation of sialyloligosaccharides and sialoglycoproteins were reported. However, the effect of NEU1 sialidase on secondary lipid expression levels in sialidosis pathology remains unknown. The relationship between lipid expression levels and inflammation of human and mice sialidosis fibroblasts cell lines was analyzed for the first time in this study. To understand the connection between secondary lipid alterations and inflammation in sialidosis molecular biological approaches and shotgun lipidome analysis were followed. The link between the secondary lipid alterations and its association with sialidosis was determined in our research. We have concluded that the findings not only provide the elucidation of the lipidome characteristics in sialidosis models of mice and patients, but they also have the potential to establish a connection between the lipidome features and the occurrence of neuroinflammation in sialidosis. Grasping the correlation between the changes in secondary lipids and inflammation may offer therapeutic strategies for sialidosis patients by modulating the expression of secondary lipids.

N-asetil-a-nöraminidaz olarak da bilinen Neuraminidaz 1, lizozomlarda bulunan ve NEU1 geni tarafından kodlanan bir enzimdir. Bu enzim, terminal sialik asitlerin glikoproteinlerden ve oligosakaritlerden elimine edilmesinden sorumludur. NEU1 geninde mutasyonlar meydana geldiğinde, sialidoz olarak bilinen özel bir lizozomal depo bozukluğuna yol açar. Sialidoz, otozomal resesif bir şekilde kalıtsal olan nadir bir genetik hastalıktır. Sialidoz iki alt tipe ayrılır: Daha geç başlayan Tip I ve erken başlayan Tip II. Önceki çalışmalarda iç organlarda glikolipid düzeylerinde artış ve sialiloligosakkaritler ile siyaloglikoproteinlerin birikimi rapor edilmiştir. Ancak NEU1 sialidazın sialidoz patolojisinde sekonder lipid ekspresyon seviyeleri üzerindeki etkisi bilinmemektedir. İnsan ve fare sialidosis fibroblast hücre dizilerinin lipit ekspresyon düzeyleri ile inflamasyonu arasındaki ilişki ilk kez bu çalışmada analiz edildi. Sialidozda ikincil lipid değişiklikleri ile inflamasyon arasındaki bağlantıyı anlamak için moleküler biyolojik yaklaşımlar ve Shotgun Lipidome analizi takip edildi. Araştırmamızda sekonder lipid değişiklikleri ile sialidoz arasındaki ilişki belirlendi. Bulguların, fare ve hastaların sialidoz modellerinde lipidom özelliklerinin aydınlatılmasının yanı sıra, lipidom özellikleri ile sialidozda nöroinflamasyon oluşumu arasında bağlantı kurma potansiyeline sahip olduğu sonucuna vardık. Sekonder lipitlerdeki değişiklikler ile inflamasyon arasındaki korelasyonun anlaşılması, sekonder lipitlerin ekspresyonunu modüle ederek sialidoz hastaları için terapötik stratejiler sunabilir.