Spinal musküler atrofi tedavisinde histon deasetilaz inhibitörlerinin rolü

Transkript

1 DERLEME REVIEW Hacettepe T p Dergisi 2010; 41:90-96 Spinal musküler atrofi tedavisinde histon deasetilaz inhibitörlerinin rolü Gamze Bora Tatar 1, Didem Dayangaç Erden 2, Hayat Erdem Yurter 3 1 Araştırma Görevlisi, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara 2 Yrd. Doç. Dr., Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara 3 Prof. Dr., Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara ÖZET Spinal musküler atrofi (SMA), henüz tedavisi olmayan nörodejeneratif bir hastalık olup survival motor neuron () genindeki mutasyonlar sonucu ortaya çıkmaktadır. geninin kopyası olan geni ise, hastalığın ortaya çıkmasını engelleyememekte ancak hastalığın ciddiyetini azaltmaktadır. Bu nedenle gen ekspresyonunun artırılması ve/veya splicing in doğru gerçekleşmesi sağlanarak fonksiyonel protein düzeyinin yükseltilmesi önemli bir tedavi yaklaşımıdır. Bu alanda yürütülen araştırmalarda histon deasetilaz inhibitörlerinin olumlu sonuç verdiği görülmüştür. SMA tedavisi amacıyla araştırılan histon deasetilaz inhibitörleri arasında sodyum bütirat, fenil bütirat, valproik asit, TSA, SAHA, M344 ve resveratrol bulunmaktadır. Bu bileşiklerden bazıları ile klinik faz aşamalarına geçilmiş olmasına rağmen henüz kesin bir tedavi sağlanamamıştır. Bu nedenle bilinen inhibitörlerin yapıları modifiye edilerek, yüksek inhibisyon aktivitesine sahip yeni inhibitörlerin geliştirilmesi yönünde araştırmalar devam etmektedir. Günümüzde motor nöron dejenerasyonunu önleyebilecek etkili inhibitörlerin geliştirilmesine ve yeni tedavi yaklaşımlarına halen ihtiyaç duyulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Spinal musküler atrofi, histon deasetilaz inhibitörleri, tedavi. ABSTRAT The role of histone deasetylase inhibitors on spinal muscular atrophy treatment Spinal muscular atrophy is a neurodegenerative disease which has no effective treatment. The disease determining survival motor neuron () gene has identical copy,. mutations are responsible for the disease but not. gene does not prevent the disease but attenuate disease severity. Therefore, upregulating functional SMN protein level via inducing gene expression and/or restoring splicing is an important therapeutic approach. Histone deacetylase inhibitors have been investigated for therapeutics. Investigated inhibitors for treatment of SMA are sodium butyrate, phenylbutyrate, valproic acid, TSA, SAHA, M344 and resveratrol. Although results are optimistic and clinical trials have been initiated, an effective cure has not yet been available. Thus, studies keep going to develop new effective inhibitors, which can prevent motor neuron degeneration, through structural modifications of known ones. Key Words: Spinal muscular atrophy, histone deacetylase inhibitors, treatment. 90 H AETTEPE T IP D ERG S

2 Spinal musküler atrofi tedavisinde histon deasetilaz inhibitörlerinin rolü ilt 41 Say SMA NIN MOLEKÜLER TEMEL Spinal musküler atrofi (SMA), beyin kökü ve omurilikteki alfa motor nöronların dejenerasyonu ile karakterize olan ve otozomal resesif olarak aktarılan nörodejeneratif bir hastalıktır. Hastalarda dejenerasyon sonucu simetrik kas zayıflığı ortaya çıkmakta ancak hastalığın başlangıç yaşı ve klinik şiddeti değişiklik göstermektedir (tip I-IV SMA) [1]. Hastalığın en şiddetli formunda (tip I SMA) hastalar doğumu takiben iki yıl içinde kaybedilirken daha hafif formlar (tip III ve IV SMA) ergenlik/erişkin dönemde ortaya çıkmakta ve ileri evrelerde hastalar tekerlekli sandalyeye bağımlı hale gelmektedirler [2,3]. Hastalık, 5q kromozom bölgesinde bulunan survival motor neuron (SMN) genindeki mutasyonlar sonucu ortaya çıkmakta, hastaların %90-98 inde geninin yedinci ve sekizinci ekzonlarında homozigot delesyonlar görülmektedir [4-8]. SMN geni, iki kopya olup ( ve ) dokuz ekzondan oluşmaktadır. geninin transkripsiyonu sonucunda doğru uzunlukta mrna lar oluşmakta ancak geni yedinci ekzonunda bulunan sitozin () timin (T) nükleotid değişikliği nedeniyle splicing doğru şekilde gerçekleşememekte ve 7. ekzon değişen oranlarda atlanmaktadır [9,10]. Sonuçta geninden %20-50 oranında yedinci ekzonu olan, %50-80 oranında ise yedinci ekzonu olmayan mrna lar sentezlenmektedir (Şekil 1). Yedinci ekzonun atlanması sonucunda oluşan nonfonksiyonel proteini hastalığın ortaya çıkmasını engelleyememektedir. geninin kopya sayısı dörde kadar çıkabilmekte ve hastalığın daha hafif seyirli olmasını sağlamaktadır [11-14] (Şekil 2). SMN genlerinin ürünü olan 38 kda ağırlığındaki SMN proteini, hücrelerde çekirdekte gem (gemini of the coiled bodies) adı verilen yapılarda ve sitoplazmada lokalizedir [15]. SMN proteini omurilik, beyin, böbrek ve karaciğerde yüksek, iskelet ve kalp kasında orta, fibroblast ve lenfositlerde ise düşük düzeyde bulunmaktadır [13,16]. İnsan, fare ve sıçanlarda fötal dönemdeki ifadesi, postnatal döneme göre daha fazla olup, embriyo gelişimi açısından önemli olduğu gösterilmiştir [17-19]. SMN proteini, Gemin protein grubu ile etkileşerek SMN kompleksini oluşturmaktadır. Bu kompleks Sm proteinleri ve small nucleolar RNA lara (snrna) bağlanarak spliceosomal small nucleolar ribonükleotidlerin (snrnp) bir araya gelmesini sağlamakta ve posttranskripsiyonel RNA metabolizmasında rol oynamaktadır. SMN proteininin snrnp sentezi ve RNA splicing gibi hücredeki genel fonksiyonları biliniyor olsa da hastalığın nedeni net olarak açıklanamamaktadır [20]. Hasta bireylerin tüm hücrelerinde SMN proteini eksik olmasına rağmen sadece motor nöron hücrelerinde görülen dejenerasyonun, SMN proteininin nöron spesifik fonksiyonunu gerçekleştirememesi nedeniyle ortaya çıktığı düşünülmekte ve araştırmalar bu yönde devam etmektedir [21,22]. SMN proteininin fonksiyonlarının anlaşılması, tedaviye yönelik adımların atılabilmesi açısından önemlidir. Henüz tedavisi bulunmayan SMA hastalığında, splicing hatasının biliniyor olması, splicing şeklini değiştirerek yedinci ekzonun atlanmasını önleyen ve/veya geninin ekspresyonunu artıran bileşiklerin araştırılmasına ve tedaviye yönelik stratejilerin geliştirilmesine olanak sağlamıştır [23-28]. Araştırılan bileşikler içinde, histon deasetilaz (HDA) inhibitörleri en fazla ümit vadeden grubu oluşturmaktadır [29,30]. Histon asetilasyonu ve deasetilasyonu DNA paketlenmesi, gen ekspresyonunun kontrolü için önemli bir basamak olup, paketlenmenin ilk aşamasında histon proteinleri rol oynamaktadır [31]. Ökaryotik hücrelerde DNA, 5 tip histon proteini (H2A, H2B, H3, H4 ve bağlayıcı H1) ile paketlenerek nükleozom yapısını oluşturmaktadır. Nükleozom 146 baz çiftlik DNA nın 1.65 dönüş yaparak histon oktameri üzerine sarılmasıyla oluşan bir yapı olup DNA da tekrarlayan birimler halinde bulunmaktadır. Nükleozomu oluşturan histon proteinlerinin amino kuyruk bölgelerinin nükleozomun dışarısında kalması nedeniyle asetilasyon, metilasyon, fosforilasyon, ubikütinizasyon, sumolizasyon gibi çeşitli posttranslasyonel modifikasyonlar yapılabilmektedir. Modifikasyonlar tek başlarına ya da farklı kombinasyonlarda bulunarak kromatin yapısını değiştirmekte, bu sayede DNA ya bağlanan proteinler için etkileşim yüzeyi oluşmakta ve gen ekspresyonu kontrolü başta olmak üzere replikasyon, tamir gibi birçok biyolojik olay kontrol edilmektedir [31-34]. Gen ekspresyonunun kontrolünü sağlayan en önemli histon modifikasyonu asetilasyondur. Histon asetilasyonu gen ekspresyonunu birden fazla yolla etkilemektedir. Negatif yüklü asetil grubunun histon proteinin amino kuyruk bölgesindeki pozitif yüklü lizin aminoasitine takılmasıyla, pozitif yük nötralize olmakta ve kromatinde gevşeme meydana gelmektedir. Değişen kromatin yapısı, transkripsiyon faktörlerinin hedef genlerin promotor bölgelerine ulaşabilmesini sağlamaktadır. Ayrıca, asetilli histonlar bazı transkripsiyonel aktivatör proteinler için bağlanma bölgesi oluşturmaktadır. etilasyon geri dönüşümlü bir modifikasyondur. etil grubunun histon proteinlerinden çıkartılması deasetilasyon olarak tanımlanmakta, kromatinin tekrar sıkı paketlenmesine ve transkripsiyonun baskılanmasına neden olmaktadır [35,36]. 91

3 Bora Tatar, Dayangaç Erden ve Erdem Yurter Öncül mrna Ekzon 6 Ekzon 7 Ekzon 8 Ekzon 6 Ekzon 7 Ekzon 8 T Splicing mrna Protein Protein sentezi T Normal SMN protein miktarı Düşük SMN protein miktarı Şekil 1. ve genlerine ait splicing kalıbı ve protein miktarları [12]. Sağlıklı bireyler Yaklaşık %20 SMN proteini sentezlenir %100 SMN proteini sentezlenir SMA tip I hastaları SMA tip II hastaları SMA tip III hastaları Delesyon Delesyon Delesyon Yaklaşık %20 SMN proteini sentezlenir Fonksiyonel SMN proteini sentezlenmez Yaklaşık %30 SMN proteini sentezlenir Yaklaşık %40 SMN proteini sentezlenir Hastalık ciddiyeti azalmaktadır Şekil 2. gen kopya sayılarının SMA ile ilişkisi [13]. Histon asetilasyonu dinamik bir süreç olup birbirine zıt fonksiyon gören iki büyük enzim ailesi tarafından katalizlenmektedir. etilasyon histon asetiltransferaz (HAT), deasetilasyon ise HDA enzimleri tarafından katalizlenmektedir [37,38]. Histon deasetilaz enzimleri HDA lar evrimsel olarak korunmuş metallo-enzimler olup insanlarda dört sınıfa ayrılır. Sınıf I HDA 1, 2, 3, 8; sınıf II HDA 4, 5, 6, 7, 9, 10; sınıf III SIRT enzimlerini, sınıf IV ise HDA 11 enzimlerini içermek- 92 H AETTEPE T IP D ERG S

4 Spinal musküler atrofi tedavisinde histon deasetilaz inhibitörlerinin rolü tedir. Histon olmayan proteinlerin de deasetilasyonunu katalizlemeleri nedeniyle son yıllarda bu enzimlerle ilgili çok sayıda araştırma yapılmıştır [39-42]. HDA inhibisyonunun hücre çoğalmasını durdurduğunun ve hücreleri farklılaşmaya ve/veya apopitoza yönelttiğinin anlaşılmasından sonra HDA inhibisyon aktivitesine sahip olan bileşikler araştırılmış ve bazılarında tedavi amacıyla klinik faz çalışmalarına geçilebilmiştir [43-46]. H STON DEASET LAZ NH B TÖRLER ve ETK MEKAN ZMALARI HDA inhibitörleri yapısal özelliklerine göre hidroksamatlar, siklik tetrapeptidler, benzamidler, elektrofilik ketonlar ve kısa zincirli yağ asitleri olmak üzere beş sınıfa ayrılmaktadır. Hidroksamatlar en kuvvetli, kısa zincirli yağ asitleri ise en zayıf inhibitör grubunu oluşturmaktadır [47]. İnhibitörler sınıf I ve II HDA lar üzerinde etkili olup grupların aktivite düzeyleri ve izoform selektiviteleri farklılık göstermektedir [45,47]. HDA inhibitörlerinin etki mekanizmaları tam olarak aydınlatılamamış olmakla birlikte inhibitör uygulanan hücrelerde genlerin %7-10 unun ekspresyon düzeyinin değiştiği bildirilmiştir [45]. İnhibitör uygulanmasının histonların deasetilasyonunu engelleyerek transkripsiyonun sürekliliğini sağladığı düşünülmektedir (Şekil 3). HDA inhibitörlerinin transkripsiyon faktörler, tümör baskılayıcı proteinler ve hücre iskelet elemanları gibi histon olmayan proteinlerin asetilasyonunu da artırarak biyolojik aktiviteleri etkilediği bilinmektedir [47,48]. HDA inhibitörleri global epigenetik değişikliklere neden olmaları nedeniyle kanserler başta olmak üzere çeşitli hastalıkların tedavisi için popüler ilaç hedefleri haline gelmiştir. Nörodejeneratif hastalıklarda deasetilasyon düzeyinin arttığının gösterilmesi üzerine bu hastalık grubunun tedavisinde de HDA inhibisyonun etkili olabileceği düşünülmüştür [45,46]. SMA tedavisi ve HDA inhibitörleri SMA hastalarında, geninin kopya sayısındaki artışın hastalığın ciddiyetini azalttığı bilgisi tedaviye yönelik çalışmalar için yol gösterici olmuştur. Tedavi stratejisi olarak gen ekspresyonunun artırılması ve/veya splicing in doğru gerçekleşmesinin sağlanması yoluyla fonksiyonel protein düzeyinin yükseltilmesine çalışılmaktadır. Bu amaçla bilinen inhibitörlerin yapıları modifiye edilerek, yüksek inhibisyon aktivitesine sahip ve hücrelere toksik etkisi olmayan yeni inhibitörlerin geliştirilmesi yönünde araştırmalar yürütülmektedir [49]. SMA tedavisine yönelik etkisi araştırılan inhibitörler ve özellikleri Tablo 1 de gösterilmiştir. Sodyum bütirat: Sodyum bütiratın in vitro ortamda SMA lı kişilerin lenfosit hücrelerinde ekzon 7 yi içeren doğru uzunlukta mrna ve protein ekspresyonunu artırdığı gösterilmiştir yılında yapılan bu çalışmadan sonra SMA da HDA inhibitörleri kullanılarak tedaviye yönelik birçok araştırma başlatılmıştır [50]. Sodyum bütiratın daha önce orak hücre anemisi ve talasemi tedavisinde kullanılmış olması nedeniyle farmakokinetik özellikleri ve toksisitesinin az olduğu bilin- HAT etilsiz histon proteinleri (inaktif) HDA etilli histon proteinleri (aktif) H N O O NHOH HDAi Şekil 3. HAT, HDA ve HDA inhibitörleri arasındaki ilişki. ilt 41 Say

5 Bora Tatar, Dayangaç Erden ve Erdem Yurter Tablo 1. SMA tedavisine yönelik etkisi araştırılan inhibitörler ve özellikleri Etkili doz SMA tedavi Klinik faz İnhibitör sınıfı HDAi (molar) potansiyeli çalışmaları FDA onayı Kısa zincirli yağ asidi Sodyum bütirat mm Var, yarı ömrü kısa Yok Yok Fenilbütirat mm Var Faz I, II, III Var Sodyum fenilbütirat Valproat mm Var, hepatotoksik Faz II Var Hidroksamat TSA nm Var Yok Yok SAHA nm Var Yok Var Benzamid M344 µm Var, toksisite yüksek Yok Yok SMA: Spinal musküler atrofi, HDAi: Histon deasetilaz inhibitörleri, FDA: Food and Drug Administration. mekle birlikte serum yarı ömrünün kısa olması, klinik kullanımını sınırlamaktadır [51]. Sodyum bütiratın etkisinin gösterilmesini takiben klinik kullanımda olan ve yapısal olarak benzerlik gösteren kısa zincirli yağ asitleri ile tedaviye yönelik çalışmalar hız kazanmıştır. Fenilbütirat: Üre siklus bozukluklarının tedavisinde kullanılan fenilbütiratın laboratuvar ortamında SMA hasta fibroblast hücrelerine uygulanmasıyla mrna ve protein ekspresyonunda artış bildirilmiştir [52]. Lenfoblastoid hücre hatları kullanılarak yapılan bir başka çalışmada SMN ekspresyonunda artış görülmemesi, cevabın hücre tipine göre değişebileceğini düşündürmüştür [53]. Bu bilgileri takiben fenilbütirat, pilot çalışma olarak SMA hastalarına uygulanmış ve in vitro ortamda olduğu gibi hastalarda da ekspresyonunu artırdığı bildirilmiştir [54,55]. Fenilbütirat türevi olarak geliştirilen sodyum fenilbütiratın ise klinik faz I ve II çalışmaları tamamlanmıştır (linical Trials.gov Identifier: NT , NT ). Valproik asit: Epilepsi tedavisinde kullanılmakta olan valproik asit SMN geninin promotorunu ve splicing ini etkileyerek mrna ve protein ekspresyonunu artırmaktadır [56,57]. İn vitro çalışmaların tamamlanmasının ardından valproik asit SMA fare modeline uygulanmış; omurilikte SMN protein artışı, omurilik motor nöron dejenerasyonunda ve kas atrofisinde azalma ve motor fonksiyonlarda düzelme gözlenmiştir [58]. Hayvan deneylerindeki etkisinin görülmesini takiben klinik faz çalışmaları başlamış, iki yaşından büyük hastalarda faz I ve II tamamlanmış (linicaltrials.gov Identifier: NT ), erişkin hastalarda ise faz II çalışmaları halen devam etmektedir (VALIANT SMA linicaltrials.gov Identifier: NT ) [59,60]. Valproik asit uygulamasında, hücrelerde yağ asitlerinin mitokondriye taşınmasında görevli olan karnitin eksikliği görülmüş, bu nedenle faz çalışmalarında valproik asitle birlikte karnitin uygulamasına geçilmiştir (AR- NI-VAL, linicaltrials.gov Identifier: NT ). 94 TSA (trikostatin A): Bilinen en kuvvetli HDA inhibitörü olan TSA nın SMA hasta fibroblast hücrelerinde mrna ve protein ekspresyonunda artışa neden olduğu ve bu etkisini hem promotor hem de splicing üzerinden gerçekleştirdiği gösterilmiştir [61]. TSA nın SMA fare modeline uygulanmasıyla hastalık fenotipinde düzelme görülmüş; farelere hastalığın erken evresinde besin desteğiyle birlikte TSA uygulanmasının ortalama yaşam süresini artırdığı ve motor fonksiyonlarda düzelme sağladığı saptanmıştır [62]. TSA nın sitotoksik etkisi ve henüz hiçbir hastalığın tedavisinde kullanım onayı almamış olması klinik çalışmaları kısıtlayan faktörlerdir. SAHA (suberoylanilid hidroksamik asit): Kuvvetli bir HDA inhibitörü olan SAHA nın, SMA lı hasta fibroblast hücrelerine ve sıçan beyin dokularına uygulanmasıyla SMN ekspresyonunu artırdığı gösterilmiştir. SAHA nın sitotoksisitesinin yüksek olmadığı in vitro ve eks vivo çalışmalarla gösterilmiş, tedaviye uygun olduğu düşünülmüştür [46,63]. M344: SMA lı hastaların fibroblast hücrelerinde ekspresyonunu artırdığı saptanmış olmasına rağmen hücrelere toksik etkisi olduğu görülmüş olup, konsantrasyon düzenlemesi çalışmalarına devam edilmektedir [64]. Yukarıda bahsedilen HDA inhibitörlerinin tamamı halen araştırma aşamasında olup henüz SMA tedavisinde kesin bir çözüm sağlanamamıştır. SMA tedavisinde diğer bir yaklaşım ise polifenolik bileşiklerin kullanımıdır. Nörodejeneratif hastalıklarda oksidatif hasarın rol oynadığının gösterilmesi üzerine, antioksidan bileşiklerin tedavide etkili olabileceği düşünülmüş ve polifenolik bileşiklerin etkileri araştırılmaya başlanmıştır. Araştırılan polifenolik bileşiklerden resveratrolün HDA inhibisyon aktivitesine sahip olduğu ve hasta fibroblast hücrelerine uygulanmasıyla ekspresyonunu artırdığı bildirilmiştir [65,66]. Polifenollerle ilgili araştırmalar halen devam etmektedir. H AETTEPE T IP D ERG S

6 Spinal musküler atrofi tedavisinde histon deasetilaz inhibitörlerinin rolü Çocukluk çağı genetik hastalığı olarak 1890 yılında tanımlanmış olan SMA nın moleküler temelini açıklamak ve SMN protein eksikliğine bağlı motor nöron dejenerasyonunu önlemek amacıyla yapılan araştırmalar tüm dünyada devam ederken tedavi ile ilgili olarak yeni yaklaşımlara ve yeni ilaç adaylarının geliştirilmesine halen ihtiyaç duyulmaktadır. Kaynaklar 1. Pearn J. lassification of spinal muscular atrophies. Lancet 1980; Munsat TM, Davies KE. Meeting report: international SMA consortium meeting. Neuromusc Disord 1992; 2: Wirth B, Brichta L, Hahnen E. Spinal muscular atrophy: from gene to therapy. Semin Pediatr Neurol 2006; 13: Brzustowicz LM, Lehner T, astilla LH, Penchaszadeh GK, Wilhelmsen K, Daniels RJ, et al. Genetic mapping of chronic childhood-onset spinal muscular atrophy to chromosome 5q11.2-q13.3. Nature 1990; 344: Lefebvre S, Bürglen L, Reboullet S, lermont O, Burlet P, Viollet L, et al. Identification and characterization of the spinal muscular atrophy determining gene. ell 1995; 80: Rodrigues NR, Owen N, Talbot K, Ignatius J, Dubowitz V, Davies KE. Deletions in the survival motor neuron gene on 5q13 in autosomal recessive spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 1995; 4: Morrison KE. Advances in SMA research: review of gene deletions. Neuromusc Disord 1996; 6: Erdem H, Pehlivan S, Topaloğlu H, Özgüç M. Deletion analysis in Turkish patients with spinal muscular atrophy. Brain Dev 1999; 21: Bürglen L, Lefebvre S, lermont O, Burlet P, Viollet L, ruaud, et al. Structure and organization of the human survival motor neuron (SMN) gene. Genomics 1996; 32: Monani UR, Lorson L, Parsons DW, Prior TW, Androphy EJ, Burghes AH, et al. A single nucleotide difference that alters splicing patterns distinguishes the SMA gene from the copy gene. Hum Mol Genet 1999; 8: Lorson L, Strasswimmer J, Yao LM, Baleja J, Hahnen E, Wirth B,et al. SMN oligomerization defect correlates with spinal muscular atrophy severity. Nat Genet 1998; 19: Burghes AH, Beattie E. Spinal muscular atrophy: why do low levels of survival motor neuron protein make motor neurons sick? Nat Rev Neurosci 2009; 10: Lefebvre S, Burlet P, Liu Q, Bertrandy S, lermont O, Munnich A, et al. orrelation between severity and SMN protein level in spinal muscular atrophy. Nat Genet 1997; 16: Lefebvre S, Burglen L, Frezal J, Munnich A, Melki J. The role of the SMN gene in proximal spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 1998; 7: Liu Q, Dreyfuss G. A novel nuclear structure containing the survival of motor neuron protein. EMBO J 1996; 15: oovert DD, Le TT, McAndrew PE, Strasswimmer J, rawford TO, Mendell JR, et al. The survival motor neuron protein in spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 1997; 6: ilt 41 Say Burlet P, Huber, Bertrandy S, Ludosky MA, Zwaenepoel I, lermont O, et al. The distribution of SMN protein complex in human fetal tissues and its alteration in spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 1998; 7: Jablonka S, Schrank B, Kralewski M, Rossoll W, Sendtner M. Reduced survival motor neuron (Smn) gene dose in mice leads to motor neuron degeneration: an animal model for spinal muscular atrophy type III. Hum Mol Genet 2000; 9: La Bella V, isterni, Salaun D, Pettmann B. Survival motor neuron (SMN) protein in rat is expressed as different molecular forms and is developmentally regulated. Eur J Neurosci 1998; 10: Kolb SJ, Battle DJ, Dreyfuss G. Molecular functions of the SMN complex. J hild Neurol 2007; 22: Monani UR. Spinal muscular atrophy: a deficiency in a ubiquitious protein; a motor neuron specific disease. Neuron 2005; 48: Fan L, Simard LR. Survival motor neuron (SMN) protein: role in neurite outgrowth and neuromuscular maturation during neural differentiation and development. Hum Mol Genet 2002; 11: Andreassi, Jarecki J, Zhou J, oovert DD, Monani UR, hen X, et al. Aclarubicin treatment restores SMN levels to cells derived from type I spinal muscular atrophy patients. Hum Mol Genet 2001; 10: Zhang ML, Lorson L, Androphy EJ, Zhou J. An in vivo reporter system for measuring increased inclusion of exon 7 in mrna: potential therapy of SMA. Gene Ther 2001; 8: Madocsai, Lim SR, Geib T, Lam BJ, Hertel KJ. orrection of pre-mrna splicing by antisense U7 small nuclear RN. Mol Ther 2005; 12: Hua Y, Vickers TA, Baker BF, Bennett F, Krainer AR. Enhancement of exon 7 inclusion by antisense oligonucleotides targeting the exon. PLoS Biol 2007; 5:e orti S, Nizzardo M, Nardini M, Donadoni, Salani S, Ronchi D, et al. Neural stem cell transplantation can ameliorate the phenotype of a mouse model of spinal muscular atrophy. J lin Invest 2008; 118: Garbes L, Riessland M, Hölker I, Heller R, Hauke J, Tränkle, et al. LBH589 induces up to 10-fold SMN protein levels by several independent mechanisms and is effective even in cells from SMA patients non-responsive to valproate. Hum Mol Genet 2009 (Epub ahead of print). 29. Wirth B. Spinal muscular atrophy: state of the art and therapeutic perspectives. ALS and other Motor Neuron Disorders 2002; 3: Sumner J. Molecular mechanisms of spinal muscular atrophy. J hild Neurol 2007; 22: Strachan T, Read PA. Human molecular genetics. 3 rd ed. London-New York: Garland Science, 2004; Mersfelder EL, Parthun MR. The tale beyond the tail: histone core domain modifications and the regulation of chromatin structure. Nucleic Acids Res 2006; 34: Strahl D B, Allis D. The language of covalent histone modifications. Nature 2000; 403: Munshi A, Shafi G, Aliya N, Jyothy A. Histone modifications dictate specific biological readouts. J Genet Genomics 2009; 36:

7 Bora Tatar, Dayangaç Erden ve Erdem Yurter 35. Peterson L, Laniel M. Histones and histone modifications. urr Biol 2004; 14: Lizuka M, Smith MM. Functional consequences of histone modifications. urr Opin Genet Dev 2003; 13: Ogryzko VV. Mammalian histone acetyltransferases and their complexes. ell Mol Life Sci 2001; 58: Thiagalingam S, heng HK, Lee JH, Mineva N, Thiagalingam A, Ponte FJ. Histone deacetylases: unique players in shaping the epigenetic histone code. Ann N Y Acad Sci 2003; 983: Gray GS, Ekström JT. The human histone deacetylase family. Exp ell Res 2001; 262: Ruijter MJA, Gennip HA, aron NH, KempS, Kuilenberg PBA. Histone deacetyases (HD): characterization of the classical HDA family. Biochem J 2003; 370: Marks PA, Miller T, Richon VM. Histone deacetylases. urr Opin Pharmacol 2003; 3: Glozak AM, Sengupta N, Zhang X, Seto E. Acetylation and deacetylation of non-histone proteins. Gene 2005; 363: Haberland M, Montgomery RL, Olson EN. The many roles of histone deacetylases in development and physiology: implications for disease and therapy. Nat Rev Genet 2009; 10: Kramer HO, Göttlicher M, Heinzel T. Histone deacetylase as a therapeutic target. Trends Endocrinol Metab 2001; 12: Hahnen E, Hauke J, Tränkle, Eyüpoglu IY, Wirth B, Blümcke I. Histone deacetylase inhibitors: possible implications for neurodegenerative disorders. Expert Opin Investig Drugs 2008; 17: Sleiman SF, Basso M, Mahishi L, Kozikowski AP, Donohoe ME, Langley B, et al. Putting the 'HAT' back on survival signalling: the promises and challenges of HDA inhibition in the treatment of neurological conditions. Expert Opin Investig Drugs 2009; 18: Dokmanovic M, Marks AP. Prospects: histone deacetylase inhibitors. J ell Biochem 2005; 96: Mehnert JM, Kelly WK. Histone deacetylase inhibitors: biology and mechanism of action. ancer J 2007; 13: Bora-Tatar G, Dayangaç-Erden D, Demir AS, Dalkara S, Yelekçi K, Erdem-Yurter H. Molecular modifications on carboxylic acid derivatives as potent histone deacetylase inhibitors: activity and docking studies. Bioorg Med hem 2009; 15;17: hang JG, Hsieh-Li HM, Jong YJ, Wang NM, Tsai H, Li H. Treatment of spinal muscular atrophy by sodium butyrate. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: Lunke S, El-Osta A. The emerging role of epigenetic modifications and chromatin remodeling in spinal muscular atrophy. J Neurochem 2009; 109: Andreassi, Angelozzi, Tiziano FD, Vitali T, Vincenzi ED, Boninsegna A, et al. Phenylbutyrate increases SMN expression in vitro: relevance for treatment of spinal muscular atrophy. Eur J Hum Genet 2004; 12: Dayangaç-Erden D, Topaloğlu H, Erdem-Yurter H. A preliminary report on spinal muscular atrophy lymphoblastoid cell lines: are they an appropriate tool for drug screening? Adv Ther 2008; 25: Brahe, Vitali T, Tiziano FD, Angelozzi, Pinto AM, Borgo F, et al. Phenylbutyrate increases SMN gene expression in spinal muscular atrophy patients. Eur J Hum Genet 2005; 13: Mercuri E, Bertini E, Messina S, Solari A, D Amico A, Angelozzi, et al. Randomized, double-blind, placebo-controlled trial of phenylbutyrate in spinal muscular atrophy. Neurology 2007; 68: Sumner J, Huynh TN, Markowitz JA, Perhac JS, Hill B, oovert DD, et al. Valproic acid increases SMN levels in spinal muscular atrophy patient cells. Ann Neurol 2003; 54: Brichta L, Hofmann Y, Hahnen E, Siebzehnrubl FA, Raschke H, Blumcke I, et al. Valproic acid increases the protein level: a well-known drug as a potential therapy for spinal muscular atrophy. Hum Mol Genet 2003; 12: Tsai LK, Tsai MS, Ting H, Li H. Multiple therapeutic effects of valproic acid in spinal muscular atrophy model mice. Mol Med 2008; 86: Brichta L, Holker I, Haug K, Klockgether T, Wirth B. In vivo activation of SMN in spinal muscular atrophy carriers and patients treated with valproate. Ann Neurol 2006; 59: Swoboda KJ, Scott B, Reyna SP, Prior TW, LaSalle B, Sorenson SL, et al. Phase II open label study of valproic acid in spinal muscular atrophy. PLoS One 2009; 4:e Avila AM, Burnett BG, Taye AA, Gabanella F, Knight MA, Hartenstein P, et al. Trichostatin A increases SMN expression and survival in a mouse model of spinal muscular atrophy. J lin Invest 2007; 117: Narver HL, Kong L, Burnett BG, hoe DW, Bosch-Marcé M, Taye AA, et al. Sustained improvement of spinal muscular atrophy mice treated with trichostatin A plus nutrition. Ann Neurol 2008; 64: Hahnen E, Eyüpoglu IY, Brichta L, Haastert K, Tränkle, Siebzehnrübl FA, et al. In vitro and ex vivo evaluation of second-generation histone deacetylase inhibitors for the treatment of spinal muscular atrophy. J Neurochem 2006; 98: Riessland M, Brichta L, Hahnen E, Wirth B. The benzamide M344, a novel histone deacetylase inhibitor, significantly increases RNA/protein levels in spinal muscular atrophy cells. Hum Genet 2006; 120: Sakla MS, Lorson L. Induction of full-length survival motor neuron by polyphenol botanical compounds. Hum Genet 2008; 122: Dayangaç-Erden D, Bora G, Ayhan P, Kocaefe, Dalkara S, Yelekçi K, et al. Histone deacetylase inhibition activity and molecular docking of (e)-resveratrol: its therapeutic potential in spinal muscular atrophy. hem Biol Drug Des 2009; 73: H AETTEPE T IP D ERG S