Dokument: Expression, Clinical Significance, and Biological Functions of the Breast-specific Gene ANKRD30A in Breast Cancer

Titel:	Expression, Clinical Significance, and Biological Functions of the Breast-specific Gene ANKRD30A in Breast Cancer
Weiterer Titel:	Expression, Clinical Significance, and Biological Functions of the Breast-specific Gene ANKRD30A in Breast Cancer
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=59920
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20220620-101229-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Chen, Chen [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.06.2022 / geändert 15.06.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Hans Neubauer [Gutachter] Prof. Dr. med. Pongratz, Georg [Gutachter]
Stichwörter:	breast cancer
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Hintergrund: Gewebespezifische Biomarker sind wertvoll für die Früherkennung eines Karzinoms, die Bewertung des Behandlungsansprechens, die Überwachung von Rezidiven, die Identifizierung von Tumorherden, die gezielte Verabreichung von Medikamenten und für die Tumor-Immuntherapie. Derzeit ist nur sehr wenig über Gene mit brustspezifischen Expression bekannt, insbesondere über die genaue Anzahl brustspezifischer Gene“ im menschlichen Genom und ihre biologischen Funktionen. Die rasante Entwicklung von Hochdurchsatz-Genanalysetechniken hat enorme Daten und leistungsfähige bioinformatische Werkzeuge hervorgebracht, die die Identifizierung und Untersuchung brustspezifischer Gene erheblich erleichtern. Ziele: 1) Identifizierung aller möglichen brustspezifischen Gene im menschlichen Genom mit bioinformatischen Methoden; 2) Selektion eines neuen brustspezifischen Kandidatengens, das zur Entstehung eines Mammakarzinoms (MaCa) beitragen kann, Untersuchung seiner biologischen Funktionen beim MaCa und Bewertung seiner potenziellen klinischen Bedeutung; 3) Etablierung eines Arbeitsablaufs zur Verwendung bioinformatischer Werkzeuge für die Unterstützung von Laborexperimenten und Validierung der Zuverlässigkeit der bioinformatischen Ergebnisse, wenn möglich. Methoden: Gene mit brustspezifischen Expressionsmustern wurden mit dem Expressionsatlas identifiziert und mit dem Online-Server ShinyGO und Ensembl annotiert. Die Expression unseres Zielgens (ANKRD30 A) in normalen menschlichen Geweben und Blutzellen wurde mit dem Human Protein Atlas überprüft und unter Verwendung der GEPIA-Datenbank bei 33 Tumorentitäten und entsprechenden normalen Vergleichsproben analysiert. Der Zusammenhang zwischen der ANKRD30 A-Expression und den klinischen Merkmalen von MaCas wurde anhand des TCGA-BRCA-Datensatzes untersucht. Variationen in der Zahl der Genkopien und Mutationen von ANKRD30 A beim MaCa wurden mit dem cBioPortal analysiert. Unter Verwendung des CCLE-BRCA-Datensatzes wurde die ANKRD30 A-Expression in 51 MaCa-Zelllinien untersucht und in 6 MaCa-Zelllinien mittels RT-PCR und verschiedener Primer-Konfigurationen validiert. Die subzellulären Lokalisationen von ANKRD30 A-Proteinen wurden unter Verwendung von Immunfluoreszenz-Assays analysiert. Die mögliche Funktion von ANKRD30 A in MaCaZelllinien wurde mittels siRNA-vermitteltem „knock down“ der Genexpression analysiert und Effekte auf die Zellproliferation und Koloniebildung mit dem PrestoBlue-Zellviabilitäts- bzw. Plattenkoloniebildungsassay untersucht. Potenzielle biologische Funktionen von ANKRD30 A beim MaCa und seiner assoziierten Gene wurden mithilfe der Gene Set Enrichment Analysis vorhergesagt. Die prognostische Signifikanz von ANKRD30 A wurde mit dem Kaplan-Meier-Plotter bewertet. Ergebnisse: Insgesamt wurden 96 potenziell brustspezifische Gene identifiziert. Unter ihnen wurde ANKRD30 A für die weitere Analyse ausgewählt, da seine Sequenz die volle Länge fünf weiterer brustspezifischer Gene abdeckt, was ein einzigartiges Merkmal unter den identifizierten Kandidaten ist. Beim MaCa ist die Expression von ANKRD30 A in ER-negativen Geweben und Zelllinien, insbesondere bei TNBC, signifikant herunterreguliert, mit anderen klinischen MaCa-Merkmalen in die Expression nicht signifikant assoziiert. Variationen in der Zahl der Genkopien und Mutationen von ANKRD30 A sind sowohl bei primärem als auch beim metastasierten MaCa sehr selten. Die Sensitivität des ANKRD30 A-mRNANachweises durch PCR variiert stark mit den verwendeten Primerpaaren - insbesondere, wenn diese in verschiedenen Exon-Regionen lokalisiert sind. Die Lokalisation von ANKRD30 A-Proteinen ist hauptsächlich zytoplasmatisch, während perinukleäres ANKRD30 A in der MDA-MB-453-Zelllinie nachgewiesen werden konnte. Die Suppression von ANKRD30 A steigerte die Fähigkeit von MaCa-Zellen zur Proliferation und Koloniebildung. Darüber hinaus ist die Herunterregulierung von ANKRD30 A beim MaCa mit der Aktivierung von zellzyklus-bezogenen Signalen verbunden, insbesondere von CDC25 A, MCM2, MCM4 und PLK1. Die Expression von LINC00993 und CDC25 A war in ANKRD30 A-supprimierten Zelllinien signifikant verringert. Eine hohe ANKRD30 A-Expression beim MaCa weist auf bessere Überlebenswahrscheinlichkeit hin. Schlussfolgerung: ANKRD30 A ist ein brustspezifisch-exprimiertes Gen im menschlichen Genom, das insbesondere beim TNBC für eine verbesserte Behandlung sehr wertvoll sein könnte. In diesem Subtyp besteht ein Zusammenhang zwischen niedriger ANKRD30 A-Expression und erhöhter Zellproliferation sowie der Aktivierung tumor-assoziierter Zellzyklus-Signalwege. Background: Tissue-specific biomarkers are valuable for early cancer screening, treatment response assessment, recurrence monitoring, cancer source identification, targeted drug delivery, and cancer immunotherapy. Currently, very little is known about genes with breast specificity, especially the exact number of breast-specific genes in the human genome and their biological functions. The rapid development of highthroughput gene analysis techniques has yielded tremendous data and potent bioinformatics tools, greatly facilitating the identification and investigation of breast-specific genes. Objectives: 1) To identify all possible breast-specific genes in the human genome using bioinformatics methods, and focus on one novel breast-specific gene that may contribute to the development of breast cancer. 2) To investigate biological functions of the candidate breast-specific gene in breast cancer and evaluate its potential clinical significance. 3) To establish a workflow of using bioinformatics tools to assist laboratory experiments, and validate the reliability of bioinformatics findings when possible. Methods: Genes with breast-specific expression patterns were screened using the Expression Atlas and annotated using the ShinyGO and Ensembl online server. The expression of our targeted gene (ANKRD30 A) in normal human tissues and blood cells was reviewed using the Human Protein Atlas. ANKRD30 A expression in 33 types of cancers and corresponding normal counterparts were analyzed using the GEPIA database. The association between ANKRD30 A expression and breast cancer clinical characteristics were assessed using the TCGA-BRCA dataset. Copy number variations and mutations of ANKRD30 A in breast cancer were analyzed using the cBioPortal. ANKRD30 A expression in 51 types of breast cancer cell lines was examined using the CCLE-BRCA dataset. ANKRD30 A mRNA expression was validated in 6 breast cancer cell lines using RT-PCR with screened primers. Subcellular locations of ANKRD30 A proteins were analyzed using the immunofluorescence assays. ANKRD30 A mRNA expression was silenced using siRNAs. Roles of ANKRD30 A in cell proliferation and colony formation were investigated using the PrestoBlue cell viability and plate colony formation assays, respectively. Potential ANKRD30 A biological functions in breast cancer and its correlated genes were predicted using the Gene Set Enrichment Analysis. The prognostic significance of ANKRD30 A was evaluated using the KaplanMeier Plotter. Results: A total of 96 potential breast-specific genes were identified. Among them, ANKRD30 A was selected for further analysis because its sequence covers the full length of other five breast-specific genes, which is an unique feature among the identified candidates. In different types of normal female tissues, cancer tissues, and blood cells, the expression of ANKRD30 A is breast-specific. In breast cancer, the expression of ANKRD30 A is significantly down-regulated in ER-negative tissues and cell lines, especially in TNBC, while its correlation with other clinical characteristics of breast cancer is not significant. Copy number variations and mutations of ANKRD30 A are very rare in both primary and metastatic breast cancer. The sensitivity of ANKRD30 A mRNA detection by PCR varies greatly if different primer pairs were used, especially primer pairs targeting its different exon regions. The location of ANKRD30 A proteins is mainly cytoplasmic, whereas perinuclear ANKRD30 A can be detected in the MDA-MB-453 cell line. Knocking down ANKRD30 A with siRNA could promote the ability of breast cancer cells in proliferation and colony formation. Moreover, the down-regulation of ANKRD30 A in breast cancer is associated with the activation of cell-cycle-related signaling, especially CDC25 A, MCM2, MCM4, and PLK1. The expression of LINC00993 was significantly decreased while CDC25 A was significantly increased in ANKRD30 A-silenced cell lines. High ANKRD30 A expression in breast cancer usually indicates better survival outcomes. Conclusion: ANKRD30 A is one of the rare breast-specific genes in the human genome, and its well-established breast specificity is valuable for improving the management of breast cancer. ANKRD30 A is significantly and frequently down-regulated in TNBC, which is possibly oncogenic because of the association between low-ANKRD30 A and increased cell proliferation as well as the activation of cancer-related cell cycle signaling.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	20.06.2022
Dateien geändert am:	20.06.2022
Promotionsantrag am:	21.01.2022
Datum der Promotion:	07.06.2022