Dokument: Funktionelle Bedeutung nichtkodierender RNAs in der urothelialen Differenzierung
| Titel: | Funktionelle Bedeutung nichtkodierender RNAs in der urothelialen Differenzierung | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40066 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20161017-152733-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dehn, Judith [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat. Schulz, Wolfgang A. [Gutachter] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das Urothelkarzinom der Harnblase (UC) zeichnet sich durch eine ausgeprägte Heterogenität aus, die Diagnostik und Therapie erschwert. Für die Heterogenität mitverantwortlich sind aberrante Differenzierungsprozesse, die durch eine Deregulation der homöotischen HOX-Gene hervorgerufen werden könnten, wie eine in vitro Analyse dreier unabhängiger Genexpressions-Microarray-Analysen von UC-Geweben ergab. Der genaue Mechanismus der Regulation von HOX-Genen beim Menschen ist bisher nicht bekannt; neu entdeckte potentielle Regulatoren sind lange nichtkodierende RNAs (lncRNAs). Die lncRNA HOTAIR ist im HOXC-Cluster lokalisiert und kann die Expression von Genen, insbesondere posterioren HOXD-Genen, über Vermittlung von repressiven Histonmodifikationen beeinflussen. Eine Überexpression von HOTAIR korreliert in vielen Tumoren mit einem aggressiven Phänotyp und einer schlechten Prognose. Auch in einer in dieser Arbeit untersuchten großen Serie von UC-Gewebeproben waren die 25 % der Fälle mit der höchsten HOTAIR-Expression mit einer schlechten Prognose assoziiert. Die Effekte einer ektopischen HOTAIR-Überexpression in UC-Zelllinien variierten stark. In VM-CUB1 Zellen wurde durch stabile HOTAIR-Überexpression der erwartete aggressivere Phänotyp mit Markern einer epithelial-mesenchymalen Transition, verstärkter Proliferation und Invasionsfähigkeit induziert. Die Effekte der Überexpression in 5637 waren teilweise entgegengesetzt, mit Anzeichen einer Seneszenz-Induktion. Eine Mikroarray-Expressionsanalyse bestätigte die zelllinienabhängigen Effekte von HOTAIR auf HOX-Gene, Zellzyklusregulatoren und Differenzierung. Auch ein breiterer bioinformatischer Vergleich mit Ösophagus- und Mammakarzinom-Zelllinien erbrachte nur eine sehr kleine Schnittmenge gemeinsamer HOTAIR-Zielgene. Eines davon war PLAGL1, ein Schlüsselregulator eines Netzwerkes von elterlich geprägten Genen (IGN), das - mindestens in Mäusen - das embryonale Wachstum reguliert. Auch weitere Gene des IGN wurden in UC-Zelllinien durch HOTAIR beeinflusst, zum Teil vermittelt über PLAGL1. Diese Ergebnisse deuten auf eine Funktion von HOTAIR bei der Regulation von elterlich geprägten Genen. An IGN- und HOX-Genen wurden nach HOTAIR-Überexpression mittels Chromatin-Immunpräzipitation Veränderungen von Histonmethylierungen festgestellt, darunter jedoch auch transkriptionsaktivierende. Dies deutet auf weitere, bisher unbekannte Interaktionspartner von HOTAIR hin. Neu war auch die Beobachtung, dass Überexpression von HOTAIR zu einer verstärkten DNA-Methylierung des PLAGL1-Promotors führt. Ein DNA-Methylierungsarray ergab, dass sich nach HOTAIR-Überexpression die Methylierung an bestimmten CpG-Stellen über das gesamte Genom hinweg verändert. Somit scheint HOTAIR die Expression von Genen nicht nur über die Modulation von Histonmodifikationen, sondern auch der DNA-Methylierung zu regulieren.Urothelial carcinoma (UC) is characterized by pronounced heterogeneity that complicate diagnosis and therapy. One factor contributing to heterogeneity may be aberrant differentiation as a consequence of deregulated homeotic HOX gene expression. Deregulated HOX gene expression UC was observed in an in vitro analysis of microarray gene expression data sets from three independent UC tissue sample sets. While to date, the precise mechanism of HOX gene regulation in human is not completely understood, newly discovered long non-coding RNAs (lncRNAs) are candidate regulators. The lncRNA HOTAIR originating from the HOXC gene cluster regulates gene expression, especially of posterior HOXD genes, by directing repressive histone modifications. In many cancers HOTAIR overexpression is correlated with an aggressive phenotype and poor prognosis. In this study, accordingly, highly increased HOTAIR expression in 25 % of the patients was associated with poor prognosis. The effects of ectopic HOTAIR overexpression differed between UC cell lines. Whereas stably transfected VM-CUB1 cells acquired the expected aggressive phenotype with marker expression for epithelial-to-mesenchymal transition, increased proliferation and invasion, 5637 cells showed partly opposite effects including senescence induction. A microarray expression analysis confirmed cell line dependent effects of HOTAIR on HOX gene expression, cell cycle regulators and differentiation. A bioinformatic comparison with oesophageal and mamma carcinoma cell lines revealed minimal overlaps between HOTAIR target genes. A particularly interesting tissue independent target gene was PLAGL1 a key regulator gene of an imprinted gene network (IGN) regulating embryonic growth – at least - in mice. Additional genes of the IGN were affected by HOTAIR in UC cell lines, partly mediated by PLAGL1. These results suggest a function of HOTAIR in the regulation of imprinted genes. At IGN and HOX genes histone methylation changes were observed after HOTAIR overexpression using chromatin immunoprecipitation. Unexpectedly, at some sites, activating modification increased, suggesting that HOTAIR may have additional unknown interaction partners. Another new observation was that overexpression of HOTAIR led to increased DNA methylation of the PLAGL1 promoter. A DNA methylation array revealed that following HOTAIR overexpression DNA methylation changed at specific CpG sites throughout the genome. Thus HOTAIR seems to regulate expression of genes not only through the modulation of histone modifications, but also through changing DNA methylation patterns. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 17.10.2016 | |||||||
| Dateien geändert am: | 17.10.2016 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 17.08.2015 | |||||||
| Datum der Promotion: | 23.10.2015 |
