TY  - THES
A1  - Kalogirou, Charis Alexis Thomas
T1  - Untersuchungen zur Funktion und Expression von miR-205 und miR-221 im Prostatakarzinom unter besonderer Beachtung von miR-205 als Prognosemarker beim Hochrisiko-Patienten
T1  - Analysis of expression and functional studys of miR-205 and miR-221 in high-risk prostate cancer with special attention to miR-205 as a prognostic marker in the high-risk patient
N2  - Das Prostatakarzinom (PCa) ist weltweit das häufigste Malignom des Mannes mit weiter steigenden Inzidenz. Leider ist es bisher mit den gebräuchlichen Prognosefaktoren nicht möglich, diesen klinisch sehr heterogenen Tumor vor einer chirurgischen Therapie hinsichtlich des postoperativen Rezidivrisikos zu charakterisieren. Die Einführung neuer, hochsensitiver Biomarker, die diese Aufgabe zuverlässig erfüllen können, stellt vor allem für die Entwicklung individualisierter Therapieregimes von Patienten mit einem high-risk-PCa eine aktuelle Herausforderung dar. MicroRNAs rückten in den letzten Jahren als potentielle Biomarker zunehmend in den wissenschaftlichen Fokus. Sie stellen kleine RNA-Moleküle dar, welche posttranskriptionell die Genexpression in Organismen steuern und auch in der Regulation von Tumorsuppressoren und Onkogenen eine Rolle spielen. Differentielle Expressionslevels verschiedener RNAs wurden in sehr vielen Tumorentitäten, wie auch dem PCa beobachtet. Vorarbeiten aus unserem Labor zeigten, dass zwei microRNAs, miR-205 und miR-221, im PCa sehr stark unterexprimiert werden. Im Falle von mir-221 konnte zudem bereits eine Korrelation mit dem klinischen Verlauf und der Prognose des high-risk-PCa dargestellt werden. Aufbauend auf diesen Vorarbeiten sollte in einem Teilprojekt der vorliegenden Arbeit die tumorsuppressive Funktion von miR-221 im PCa untersucht werden. Mittels transienter Überexpression von miR-221 in PCa-Zelllinien konnte die Bedeutung von miR-221 als Regulator der Proliferation in PCa-Zellen beschrieben werden. Um die molekulare Wirkweise von miR-221 weiter darzustellen, wurde die posttranskriptionelle Inhibierung von p27kip1 und c-kit, zwei bekannten miR-221-Zielgenen, untersucht. In sogenannten Luciferase-Assays konnte eine direkte Interaktion von miR-221 mit definierten Sequenzen im 3‘-untranslatierten Bereich (=3‘UTR) beider Gene nachgewiesen werden. Erwartungsgemäß wurde aber in primären PCa-Tumoren, die anders wie viele andere Tumorentitäten eine reduzierte miR-221-Expression aufwiesen, keine Überexpression des potentiellen Tumorsuppressors p27kip1 beobachtet. Somit ist nachgewiesen, dass miR-221 zwar prinzipiell den Tumorsuppressor p27kip1 regulieren kann, dass allerdings dieser Mechanismus in primären PCa für die Regulation des Tumorsuppressors p27kip1 keine übergeordnete Rolle spielt. Anders verhält es sich bei dem potentiellen Onkogen c-kit. Die von mir druchgeführten Untersuchungen können erstmals eine direkte Interaktion von c-kit und miR-221 in PCa-Zellen nachweisen. Somit kann die beschriebene Proliferations-inhibierung und Apoptoseinduktion nach ektopischer miR-221-Überexpression im Zellmodell mit einer miR-221-vermittelten c-kit-Inhibierung in Zusammenhang gebracht werden. Dieses Ergebnis wird durch den Nachweise einer inversen Assoziation der mir-221- und ckit-Expression in primären PCa-Fällen untermauert (nicht gezeigte Ergebnisse). Betrachtet man diese Ergebnisse in Zusammenhang mit der bekannten tumor-progressiven Funktionen von c-kit, könnte durch die fehlende/reduzierte miR-221-Inhibierung der c-kit-Translation die Entstehung und Progression vieler PCas erklärt werden. In einem zweiten Projektansatz wurde die Bedeutung und Funktion von miR-205 als möglicher Tumorsuppressor im PCa untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass mir-205 ebenfalls in der Lage ist, nach transienter Überexpression die Proliferation von PCa-Zellen zu inhibieren. Um molekulare Mechanismen und Wirkweisen von mir-205 zu untersuchen, wurden im Zellmodell die Expression der Onkogene HER2/neu und HER3, beides vorausgesagte miR-205-Zielgene, analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass in PCa-Zellen die Unterexpression von HER3 und HER/neu mit der ektopischen Überexpression von miR-205 assoziiert ist. Die HER2/neu-Expression konnte zusätzlich auch im primären Tumor mit der miR-205-Expression invers assoziiert werden, wodurch die Regulation dieses Zielgens auf nativer Ebene verifiziert wurde. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit konzentrierte sich auf die Fragestellung, ob sich miR-205 als Prognosemarker im high-risk-PCa eignen könnte. Hierzu wurden in einem etablierten high-risk-PCa-Studienkollektiv die Expression von mir-205 analysiert und anschließend Korrelations- und Überlebensanalysen durchgeführt. Es konnte statistisch keine Assoziation zwischen der miR-205-Expression und verschiedenen Prognoseparametern, die in der Klinik präoperativ prognostische Vorraussagekraft besitzen, hergestellt werden. Allerdings fiel auf, dass Karzinome, die miR-205 relativ schwach herabregulierten, ein signifikant schlechteres prognostisches Outcome und Überlebensnachteile zeigten, im Vergleich zu Tumoren, die eine starke miR-205-Regulation aufweisen. Somit konnten im Hochrisikokollektiv mit Hilfe der miR-205-Expressionsanalyse Karzinome identifiziert werden, die ein erhöhtes Rezidivrisiko aufweisen. Die hier vorgelegten Untersuchungen stellen also erste Hinweise dar, dass miR-205 als unabhängiger prognostischer Marker im PCa Verwendung finden könnte. Zusammenfassend kann in der vorgelegten Arbeit gezeigt werden, dass die microRNAs miR-205 und miR-221 zwei tumorsuppressive RNAs im PCa darstellen. Eine mögliche zukünftige Implementation der Expressionsanalysen von miR-221 und/oder miR-205 als Progressionsmarker stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, in Zukunft die Prognose und vielleicht auch die Therapie des PCa zu verbessern.
N2  - Analysis of expression and functional studys of miR-205 and miR-221 in high-risk prostate cancer with special attention to miR-205 as a prognostic marker in the high-risk patient
KW  - Prostatakrebs
KW  - Prostatakarzinom
KW  - miRNS
KW  - microRNA
KW  - Prognose
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85549
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dill, Holger
T1  - Functional characterization of the microRNA-26 family in zebrafish neurogenesis
T1  - Funktionelle Charakterisierung der microRNA-26 Familie während der Zebrafisch Neurogenese
N2  - Formation oft the central nervous system (CNS) from multipotent neuronal stem cells (NSCs) requires a tightly controlled, step-wise activation of the neuronal gene expression program. Expression of neuronal genes at the transition from neural stem cell to mature neuron (i. e. neuronal cell differentiation) is controlled by the Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST) complex. As a master transcriptional regulator, the REST-complex specifically inhibits expression of neuronal genes in non-neuronal tissues and neuronal progenitor cells. Differentiation of NSCs to mature neurons requires the activation of genes controlled by the REST-complex, but how abrogation of REST-complex mediated repression is achieved during neurogenesis is only poorly understood. MicroRNAs (miRNAs) are a class of small regulatory RNAs that posttranscriptionally control target gene expression. Binding of miRNAs to target sequences in the 3’UTR of mRNAs, leads either to degradation or translational inhibition of the mRNA. Distinct neuronal miRNAs (e.g. miR-124) were shown to modulate REST-complex activity by silencing expression of REST-complex components. Interestingly, these miRNAs are also under transcriptional control of the REST-complex and inactivation of the REST-complex precedes their expression. Hence, additional factors are required for derepression of neuronal genes at the onset of neurogenesis. In this study function of the miR-26 family during neurogenesis of the zebrafish (Danio rerio) was analyzed. Computational target prediction revealed a number of REST-complex components as putative miR-26 targets. One of these predicted target genes, the C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2) was validated as an in vivo target for miR-26b. Ctdsps are important cofactors of REST and suppress neuronal gene expression by dephosphorylating the C-terminal domain (CTD) of RNA polymerase II (Pol II). Interestingly, miR-26b is encoded in an intron of the ctdsp2 primary transcript and is cotranscribed together with its host gene. Hence, miR-26b modulates expression of its host gene ctdsp2 in an intrinsic negative autoregulatory loop. This negative autoregulatory loop is inactive in NSCs because miR-26b biogenesis is inhibited at the precursor level. Generation of mature miR-26b is activated during neurogenesis, where it suppresses Ctdsp2 protein expression and is required for neuronal cell differentiation in vivo. Strikingly, miR-26b is expressed prior to miR-124 during neuronal cell differentiation. Thus, it is reasonable to speculate about a function of miR-26b in early events of neurogenesis. In line with this assumption, knockdown of miR-26b in zebrafish embryos results in downregulation of REST-complex controlled neuronal genes and a block in neuronal cell differentiation, most likely due to aberrant regulation of Ctdsp2 expression. This is evident by reduced numbers of secondary motor neurons compared to control siblings. In contrast, motor neuron progenitor cells and glia cells were not affected by depletion of miR-26b.This study identifies the ctdsp2/miR-26b autoregulatory loop as the first experimentally validated interaction between an intronic miRNA and its host gene transcript. Silencing of ctdsp2 by miR-26b in neurons is possible because biogenesis of the ctdsp2 mRNA and mature mir-26b is uncoupled at the posttranscriptional level. Furthermore the obtained data indicate a cell type specific role for miR-26b in vertebrate neurogenesis and CNS development.
N2  - Die Entwicklung des Zentralen Nervensystems (ZNS) aus multipotenten neuronalen Stammzellen erfordert eine stufenweise und genau regulierte Aktivierung der neuronalen Genexpression. Bei der Differenzierung neuronaler Stammzellen zu Neuronen wird die Expression neuronaler Gene durch den sogenannten „Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST)”-Komplex gesteuert. Der REST-Komplex unterdrückt spezifisch in proliferierenden neuronalen Vorläuferzellen die Expression neuronaler Gene. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die Expression dieser Gene jedoch benötigt. Wie die Inaktivierung neuronaler Gene durch den REST-Komplex während des Prozesses der Neurogenese aufgehoben wird ist bislang nicht genau bekannt. MicroRNAs (miRNAs) sind kleine regulatorische RNAs, die die Expression ihrer Zielgene auf posttranskriptioneller Ebene regulieren. Dazu binden miRNAs an Zielsequenzen in 3’UTRs von mRNAs, was zu einer Inhibition der Translation oder Abbau der mRNA führt. Auch Komponenten des REST-Komplexes stehen unter Kontrolle bestimmter neuronaler miRNAs (z.B. miR-124). Erstaunlicherweise stehen diese miRNAs selber wiederum unter der transkriptionellen Inhibition des REST-Komplexes und können daher nicht für die Inaktivierung des REST-Komplexes zu Beginn der Neurogenese verantwortlich sein. Übereinstimmend damit konnte beobachtet werden, dass der REST-Komplex aus differenzierenden Zellen entfernt wird, bevor die genannten neuronalen miRNAs exprimiert werden. Diese Umstände legen die Existenz weiterer, bis jetzt unbekannter Faktoren nahe, die die Expression des REST-Komplexes selber inhibieren und so die Neurogenese erlauben Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Funktion der miR-26 Familie während der Neurogenese des Zebrafisches (Danio rerio) untersucht. Eine bioinformatische Zielgenvorhersage für die miR-26 Familie ergab, dass unter anderem zahlreiche bekannte Komponenten des REST-Komplexes unter den Kandidatengenen sind. Für eines dieser vorhergesagten Zielgene, die sogenannte „C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2)” wurde daraufhin gezeigt, dass seine Expression in der Tat durch die miR-26b inhibiert wird. Ctdsps sind wichtige Kofaktoren des REST-Komplexes und unterdrücken die Expression neuronaler Gene, indem die die C-terminale Domäne (CTD) der RNA Polymerase II dephosphorylieren und diese dadurch inaktivieren. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die miR-26b in einem Intron des ctdsp2 Gens kodiert ist und mit ctdsp2 zusammen transkribiert wird. Folglich beeinflusst die miR-26b die Expression ihres eigenen „Host genes“ in einer Art autoregulativer Rückkopplungsschleife. Die beschriebene negative Regulation ist in neuronalen Stammzellen nicht aktiv, da dort die Biogenese der miR-26b auf Vorläuferebene angehalten wird. Reife miR-26b wird erst während der Neurogenese produziert, wo sie daraufhin die Expression von Ctdsp2 Protein verhindert. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die miR-26b deutlich früher exprimiert als zum Beispiel die miR-124. Daher liegt es nahe eine Funktion der miR-26b während früher Prozesse in der Neurogenese anzunehmen. In Übereinstimmung mit dieser Annahme führt ein „Knockdown“ der miR-26b zu einer schwächeren Expression von neuronalen Genen, die unter der Kontrolle des REST-Komplex stehen. Weiterhin führt ein reduziertes Maß an miR-26b zu fehlerhafter oder gänzlich ausbleibender neuronaler Zelldifferenzierung. Dies konnte anhand einer verringerten Anzahl differenzierter spinaler Motorneuronen aufgezeigt werden. Die Vorläufer dieser Motorneuronen und Gliazellen waren hingegen vom miR-26b-„Knockdown“ nicht beeinflusst. Die hier präsentierte Studie zeigt erstmals in experimenteller Weise das Vorhandensein einer direkten Interaktion zwischen einer intronischen miRNA und ihrem eigenen Primärtranskript. Die negative Regulation der Ctdsp2 Expression in Neuronen wird erst dadurch möglich, dass die Biogenese der ctdsp2 mRNA und der reifen miR-26b durch einen posttranskriptionellen Mechanismus voneinander getrennt werden. Weiterhin legen die Daten aus dieser Studie nahe, dass die miR-26b in der Tat eine spezifische Funktion in der Entwicklung des ZNS von Vertebraten hat.
KW  - Zebrabärbling
KW  - Neurogenese
KW  - miRNS
KW  - Zelldifferenzierung
KW  - miR-26b
KW  - ctdsp2
KW  - REST
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-70757
ER  -