Dokument: The Functional Analysis and Characterization of the Liver-Specific MicroRNA miR-122 and of its Associated Target Genes

Titel:	The Functional Analysis and Characterization of the Liver-Specific MicroRNA miR-122 and of its Associated Target Genes
Weiterer Titel:	Funktionelle Analyse und Charakterisierung der leberspezifischen mikroRNA miR-122 und seiner assoziierten Targetgene
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=55229
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20210120-112626-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Paluschinski, Martha [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,83 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 18.01.2021 / geändert 18.01.2021
Beitragende:	Prof. Dr. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. Westhoff, Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	The liver-enriched microRNA miR-122 plays a central role in the maintenance of liver physiology. Aberrant levels of miR-122 are associated to the pathogenesis of liver diseases such as viral infections as well as cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Despite the fact that numerous miR-122 targets have already been identified, the global effect of miR-122 on the cellular gene networks remains largely unknown. To gain an insight into these genome-wide networks, two complementary approaches were used on Huh-7 cells: (I) Transcriptome analysis of polyribosome-bound RNAs revealed that miR-122 displays an antagonistic activity on the transcription factors Yin Yang 1 (YY1), Forkhead box P3 (FOXP3), E2F transcription factor 4 (E2F4), and nuclear respiratory factor 1 (NRF1). (II) By proteome analysis, several miR-122 target gene candidates were identified and validated, including genes upregulated in hepatocellular carcinoma (HCC), like glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PDH). Interestingly, an inverse correlation between miR-122 and G6PDH mRNA levels in the HCC tissue of patients suffering from chronic hepatitis B infection was determined, whereas no correlation was found in HCC patients without viral infection. Furthermore, it was demonstrated that the biogenesis of miR-122 is modulated in response to cytokine and growth factor administration. While interleukin 6 (IL6), tumor necrosis factor α (TNFα), and to some extent bone morphogenetic protein 6 (BMP6) increased the promoter activity of the human MIR122 gene, transforming growth factor β 1 (TGFβ1) significantly reduced the promoter activity and inhibited miR-122 de novo synthesis. Taken together, the present study places miR-122 into a central position in the regulation and fine-tuning of liver homeostasis. It is proposed that alteration in the signaling pathways driven by cytokines or growth factors, which is frequently observed in chronic liver diseases, may be one of the factors contributing to miR-122 dysregulation. As a possible result, the decoupling of miR-122 from its regulatory networks, including those controlled by YY1, FOXP3, NRF1, and E2F4, may be one of the molecular mechanisms contributing to the complex cellular alterations that are involved in the pathogenesis of liver diseases. Die leberspezifische microRNA miR-122 ist für die Physiologie der Leber von zentraler Bedeutung. Eine Fehlregulation der miR-122 ist assoziiert mit der Pathogenese unterschiedlicher Lebererkrankungen, wie entzündlichen Lebererkrankungen (NAFLD), viralen Hepatitis (Typ B und C), sowie der Leberzirrhose und dem Leberzellkarzinom. Obwohl zahlreiche Zielgene der miR-122 bereits identifiziert werden konnten, ist der genomweite Effekt der miR-122 auf die zelluläre Genexpression weitgehend unbekannt. Mit dem Ziel die genetischen Netzwerke, die durch miR-122 moduliert werden, zu identifizieren, wurden zwei komplementäre Methoden verwendet: (I) Transkriptomanalysen von Polysom-gebundenen mRNAs in humanen Hepatomazellen (Huh-7) ergaben, dass miR-122 einen antagonistischen Effekt auf die Transkriptionsfaktoren Yin Yang 1 (YY1), Forkhead Box P3 (FOXP3), E2F Transkriptionsfaktor 4 (E2F4) und nukleärer respiratorischer Faktor 1 (NRF1) ausübt. (II) Mittels Proteomanalysen wurden zahlreiche potentielle Zielgene der miR-122 identifiziert und validiert. Diese umfassten insbesondere solche, die in Lebererkrankungen wie dem Leberzellkarzinom verstärkt exprimiert werden, wie beispielsweise die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6PDH). Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Level der G6PDH mRNA sowie die relative Expression der miR-122 im Tumorgewebe von Leberzellkarzinompatienten mit Hepatitis B Infektion invers korrelieren. Im Gegensatz hierzu konnte keine signifikante Korrelation zwischen G6PDH mRNA und miR-122 im Tumorgewebe von Kontrollpatienten (ohne virale Hepatitis) gefunden werden. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde der Einfluss von Zytokinen und Wachstumsfaktoren auf die Biogenese der miR-122 untersucht. Es wurde gezeigt, dass Interleukin 6 (IL6), Tumornekrosefaktor alpha (TNFα) sowie tendenziell das knochenmorphogenetische Protein 6 (BMP6) die Aktivität des human MIR122 Promoters erhöhen, wohingegen der transformierende Wachstumfaktor β 1 (TGFβ1) die Promoteraktivität verringert und die miR-122 Neusynthese inhibiert. Die vorgelegte Arbeit misst der microRNA miR-122 eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung der Leberhomöostase bei. Die hier gezeigten Befunde legen die Vermutung nahe, dass Zytokin- und Wachstumsfaktor-vermittelte Änderungen der Signaltransduktionswege, wie sie bei Lebererkrankungen beschrieben sind, einen Einfluss auf die Fehlregulation der miR-122 bei Lebererkrankungen haben. In Folge dessen, werden miR-122-vermittelte genetische Netzwerke aus dem Gleichgewicht gebracht, wie zum Beispiel solche, die durch die Transkriptionsfaktoren YY1, FOXP3, NRF1 und E2F4 reguliert werden. Dieses Ungleichgewicht wiederum könnte ein möglicher molekularer Mechanismus sein, der zur Pathogenese der Lebererkrankungen beiträgt.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	20.01.2021
Dateien geändert am:	20.01.2021
Promotionsantrag am:	16.07.2020
Datum der Promotion:	14.12.2020