Dokument: MicroRNA Regulation by Epigenetic Mechanisms

Titel:MicroRNA Regulation by Epigenetic Mechanisms
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20081219-105012-9
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Englisch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Lousa Das Neves, Rui [Autor]
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Dateien vom 17.12.2008 / geändert 17.12.2008
Beitragende:Prof. Dr. Markus Uhrberg [Gutachter]
Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter]
Stichwörter:miRNAs Epigenetics
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:MiRNAs haben eine Schlüsselstellung in der Molekular- und Zellbiologie eingenommen, da sie in mehreren wichtigen biologischen Prozessen, so die embryonale Entwicklung, die Zelldifferenzierung, die Apoptose und in malignen Erkrankungen involviert sind. Nachdem die biologische Funktion der miRNAs erkannt wurde, stieg das Interesse an den Regulationsmechanismen der miRNA Expression. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf die Rolle der DNA-Methylierung in der Regulation der miRNA Expression. In einem ersten Schritt wurde die Expression von 234 miRNAs in natürlichen Killerzellen (NK) Zellen untersucht. Auf der Basis einer globalen miRNA Expressionsanalysetechnik konnten 16 miRNAs identifiziert werden, die nach Kultivierung der NK-Zellen in Anwesenheit von 5-AZA-CdR, ein DNA demethylierendes Agens, verstärkt exprimiert wurden. Hierbei wurde gezeigt, dass die Transkription der Schlüsselfaktoren der miRNA Prozessierungsmaschinerie von der DNA Demethylierung unbeeinträchtigt bleibt. Desweiteren erwies sich die Expressionszunahme derjenigen miRNAs, die intragenisch lokalisiert sind, unabhängig von den sie umgebenden Transkriptionseinheiten. Zusammengenommen liefern diese Ergebnisse Evidenz dafür, dass die DNA Methylierung eine direkte Auswirkung auf die miRNA Expression haben kann. In der Tat konnte für zwei miRNAs (miRNA-200c und 141) eine eindeutige Korrelation zwischen dem Methylierungsstatus des experimentell identifizierten miRNA Promotors und der miRNA Expression in verschiedenen Zelltypen gezeigt werden.
Die Bedeutung dieser differentiellen DNA-Methylierung im Promotorbereich der genannten miRNAs wurde evaluiert. DNA Methylierung führte zur Inaktivierung des Promotors in-vitro. Zusätzlich wurde gezeigt, dass in Brustkrebs-Zelllinien dieser Promotor durch DNA-Methylierung stillgelegt ist.
Die Beobachtung, dass die DNA Methylierung einen entscheidenden Einfluss auf die miRNA Expression haben kann, liefert eine Erklärung für die differentielle Expression von überlappenden miRNA Genen, wie sie von uns und anderen Arbeitsgruppen beobachtet worden ist.
Erst vor kurzem wurde berichtet, dass die miRNA200c und die miRNA142 eine grundlegende Rolle im Metastasierungsprozess des Mammakarzinoms spielen. Die vorliegende Arbeit legt nahe, dass hierbei der DNA Methylierungsstatus ausschlaggebend sein könnte.

miRNAs have became a major focus of molecular and cellular biology due to their involvement in several critical processes that cover embryonic development, cell differentiation, apoptosis and several malignancies including cancer. At the same time as their biologic function is being unravelled, there has been also an increasing interest on the mechanisms regulating their expression. The present study focused on the potential role of DNA methylation as epigenetic regulator of miRNA gene expression. In a first step, the expression of 234 miRNA was analyzed in natural killer (NK) cells, which served as a model system for expression of miRNAs in the haematopoietic compartment. Based on global miRNA expression analysis, 16 miRNAs were identified as being up-regulated after culturing the cells in the presence of 5-AZA-dcR, a DNA-demethylating drug with clinical applicability on cancer treatment. Epigenetic regulation of miRNA expression levels was not based on expression changes of enzymes involved in the miRNA processing machinery as demonstrated by mRNA expression analysis. Furthermore, the expression of miRNAs that were located intragenically, was frequently found to be regulated independently from the surrounding transcripts. Together, experimental evidence pointed to a direct effect of DNA methylation on the regulation of miRNAs loci. Indeed, for two clustered miRNAs (miRNA-200c and 141), a correlation was found between the methylation pattern of the putative promoter region, which was identified by reporter gene analysis, and their corresponding expression levels in different cell models. The importance of the differentially methylated area was assessed and evidence provided showing silencing of the identified promoter region upon DNA methylation in breast cancer cells. Additionally, based on our findings demonstrating the existence of several overlapping transcriptional units (by 5`RACE experiments), the present work provides a logical explanation for differential expression of these two miRNAs in certain cell types. The work gains additional clinical relevance through the recent observation that miR200c and miR141 play crucial roles in the epithelial-to-mesenchymal transition process that leads to metastasis formation in several tumour cell types such as breast cancer. The experimental data of the present thesis implicate DNA methylation of the miR200c/141 locus as one possible cause for those events.
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:19.12.2008
Dateien geändert am:17.12.2008
Promotionsantrag am:10.11.2008
Datum der Promotion:02.12.2008
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