Dokument: Expression und epigenetische Regulation von Retroelementen im Harnblasenkarzinom

Titel:	Expression und epigenetische Regulation von Retroelementen im Harnblasenkarzinom
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=51369
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20191031-093934-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kreimer, Ulrike [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,18 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 25.10.2019 / geändert 25.10.2019
Stichwörter:	Retroelemente, Harnblasenkarzinom, Epigenetik
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Retroelemente stellen mit über 42 % einen großen Teil unseres Genoms dar. Wichtige Vertreter sind LINE Elemente, Alu Elemente und humane endogene Retroviren (HERV). Einige dieser Elemente übernehmen Funktionen während der Ontogenese und Embryogenese und können auf DNA- und RNA-Ebene die Transkription anderer Gene beeinflussen. Der größte Teil der Retroelemente ist durch Mutationen nicht mehr zur eigenständigen Retrotransposition fähig. Zudem sind somatische Zellen durch epigenetische Inaktivierung vor der Reaktivierung von Retroelementen geschützt. In vielen Tumoren kommt es zu einer globalen DNA-Hypomethylierung, die nicht zuletzt Retroelemente betrifft. Die Auswirkungen dieser und weiterer epigenetischer Änderungen sind bisher nur unzulänglich bekannt. Eine vermehrte Expression der Retroelemente könnte beispielsweise zu DNA-Doppelstrangbrüchen und genomischer Instabilität mit Tumorprogression führen. Eine Hypomethylierung von Retroelementen sowie eine Expression von LINE-1 im Urothelkarzinom sind im Prinzip bekannt. Diese Arbeit sollte nun eine umfassendere Untersuchung der DNA-Methylierung, RNA-Expression und Proteinexpression von Retroelementen in Urothelkarzinomzelllinien und Tumorgeweben liefern. Mittels LINE-1 Knockdown durch siRNA und mit einem nichtnukleosidischen Reverse-Transkriptase-Inhibitor sollten weiterhin die Auswirkungen einer LINE-1 Expression auf Urothelkarzinomzelllinien untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen, dass die DNA-Hypomethylierung von LINE-1 im Urothelkarzinom der Harnblase ein früh auftretendes und weit verbreitetes Merkmal ist. LINE-1 DNA war in Urothelkarzinomen gegenüber den benignen Kontrollen signifikant hypomethyliert. Die Hypomethylierung ging mit einer Verschiebung der RNA-Expression in Richtung Volllängen LINE-1 Elemente einher, nicht jedoch mit einer generellen Expressionssteigerung von LINE-1. Die Untersuchung der HERV-K Proviren ergab zwar deutliche DNA-Methylierungsunterschiede, aber bei keinem getesteten Provirus einen signifikanten Unterschied in der Expression zwischen benignen Geweben und Urothelkarzinomen. Die Expression von Alu Elementen stieg an, wobei nur die Expression von AluYb8 signifikant zunahm. Durch den LINE-1 Knockdown kam es zu einer deutlich veränderten Zellmorphologie, vermindertem Zellwachstum und Seneszenz. Die veränderte Zellmorphologie könnte eine weitere Entdifferenzierung anzeigen. Durch Hemmung der reversen Transkriptase wurde keine Apoptose induziert. Diese Arbeit gibt somit einen Überblick über den DNA-Methylierungsstatus und die Expression verschiedener Retroelemente im Harnblasenkarzinom und erste Einblicke in mögliche Auswirkungen der LINE-1 RNA-Expression. Ziele weiterer Arbeiten sollten Sequenzierungsanalysen individueller LINE-1 und HERV-K Elemente sein, um spezifische aktive Elemente im Harnblasenkarzinom zu identifizieren. Es sollten sich weitere Analysen zur Expression von Differenzierungsmarkern und funktionelle Untersuchungen in Zelllinien unter LINE-1 Suppression anschließen, um die Rolle von LINE-1 in der Tumorgenese und Tumorprogression im Harnblasenkarzinom zu verstehen. Retroelements make up more than 42 % of the human genome. The most important families are LINE elements, Alu elements und human endogenous retroviruses (HERV). Some of them are transcribed and active during ontogenesis and embryogenesis. Furthermore, they can affect transcription of protein coding genes at the DNA or RNA level. The majority of retroelements has lost the ability for retrotransposition by mutations. Somatic cells are moreover largely protected against reactivation of retroelements by epigenetic mechanisms. Global DNA hypomethylation in many cancers prominently affects retroelements, but its impact on retroelement activation is not well understood. Increased expression of retroelements could result in DNA double-strand breaks and contribute to genomic instability and tumor progression. DNA hypomethylation of retroelements and expression of LINE-1 are also known to occur in urothelial carcinoma of the urinary bladder. This thesis aims at a more comprehensive analysis of DNA methylation, RNA expression and protein expression of retroelements in this cancer type, using cell lines and tumor tissues. In addition, potential effects of LINE-1 in urothelial carcinoma were investigated by means of siRNA-mediated knockdown and treatment with a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor. The results confirm that LINE-1 DNA hypomethylation is a regular finding in urothelial carcinoma cell lines and tissues. LINE-1 DNA was significantly hypomethylated in urothelial carcinoma compared to normal urothelial tissue. Hypomethylation was associated with increased expression of LINE-1 full length elements but not with generally increased LINE-1 expression. Analysis of HERV-K proviruses revealed distinct differences in DNA methylation, but no significant differences in RNA expression between benign urothelial and urothelial carcinoma tissues. Expression of Alu elements increased in urothelial carcinoma, but only expression of AluYb8 was elevated significantly. LINE-1 knockdown resulted in decreased cell growth and senescence. Cell morphology changed towards a less differentiated appearance. Reverse transcriptase inhibition did not induce apoptosis. This thesis provides the first overview about DNA methylation status and expression of different retroelement families in urothelial carcinoma as well as initial insights into the effects of LINE-1 RNA-expression. Future research should include RNA sequencing for individual LINE-1 and HERV-K to identify active elements with the potential to retrotranspose. Further expression analyses of markers of differentiation and additional cellular assays should be performed in urothelial carcinoma cell lines to understand the effects of LINE-1 expression on tumorigenesis and tumor progression in urothelial carcinoma.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Bezug:	vorgelegt 09/2019
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	31.10.2019
Dateien geändert am:	31.10.2019
Datum der Promotion:	03.09.2019