Functional discovery of microRNAs and their targets in prostate and breast cancer: impact on hormonal regulation and cell proliferation

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:ISBN 978-951-51-2278-0
Title: Functional discovery of microRNAs and their targets in prostate and breast cancer: impact on hormonal regulation and cell proliferation
Author: Aakula, Anna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Haartman Institute
Institute for Molecular Medicine Finland, FIMM
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2016-06-21
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:ISBN 978-951-51-2278-0
http://hdl.handle.net/10138/163529
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: MicroRNAs (miRNAs/miRs) impact on cellular signaling pathways and biological processes in physiological and pathological states. The expression of miRNAs is often altered in cancer, but the functions and their targets are less well understood. In this thesis project, the miRNA regulation of genes relevant for PCa proliferation was comprehensively mapped through phenotypic screening and tumor expression data. Given the role of androgen receptor (AR) as a key oncogenic driver in PCa and estrogen receptor α (ERα) playing a similar role in BCa, the regulation of these receptors was investigated here. Systematic gain-of-function screens were conducted with 1129 miRNA molecules and changes in AR, proliferation marker Ki67, and the apoptotic marker cPARP were quantified using reverse-phase protein arrays. The results identify miR-19a, -32, -124a, -130b, -148a, and -583 as regulators of proliferation and, as potential regulators of FLNC, MSRB3, PARVA, PCDH7, PRNP, RAB34 and SORBS1 genes. These aberrantly expressed genes were significantly associated with biochemical recurrence-free survival of 140 PCa patients. Altogether 13 miRNAs that regulate the AR 3'-untranslated region (3'UTR) (miR-135b, -185, -297, -299-3p, -34a, -34c, -371-3p, -421, -449a, -449b, -634, -654-5p and -9) were identified and validated in PCa. Interestingly, the RNA-sequencing data revealed a longer 3 UTR of AR, and most of the AR targeting miRNAs were found to act via this extended AR mRNA. MiR-135b and miR-34c showed an inverse association with AR protein levels in 47 clinical PCa samples. Similarly, miR-135b targeted the ERα 3'UTR in BCa and showed significant inverse correlation with the steady-state ERα protein levels in a cohort of 101 breast tumors. MiR-135b also inhibited the growth of AR-positive PCa and ERα-positive BCa cells, whereas it failed to affect the AR- and ERα-negative cells. Prolonged miR-135b expression in 3D and xenograft experiments, however, seem to confer a growth advantage and putatively induce an epithelial-to-mesenchymal switch in LNCaP cells. Taken together, this study identifies specific miRNAs as important regulators of AR, ERα, and HIF1AN protein levels, as well as novel regulatory molecules, which impact on PCa and BCa proliferation and are aberrantly expressed in tumors. This reveals novel regulatory nodes with potential as diagnostic biomarkers and that could be considered as targets for therapy or as therapy if delivery of miRNA as therapy becomes feasible.Eturauhassyöpä sekä rintasyöpä ovat yleisimmät syövät länsimaissa. Yleensä paikalliset muodot näistä syövistä ovat tehokkaasti hoidettavissa leikkauksen ja/tai sädehoidon avulla. Hoidon haasteena on kuitenkin taudin uusiutuminen ja syövän muuttuminen vastustuskykyiseksi, sillä monille potilaille kehittyy hoitoresistentti kohtalokas syöpä. Näin ollen lisätieto syövän etenemiseen ja sen säätelyyn vaikuttavista tekijöistä on äärimmäisen tärkeä. Androgeenireseptori (AR) on keskeisessä asemassa eturauhassyövässä, kun taas estrogeenireseptorilla (ERα) on samankaltainen rooli rintasyövässä. MikroRNAt (miRNAt) ovat endogeenisesti ilmentyviä geenien säätelijöitä, jotka säätelevät keskeisiä viestintäketjuja sekä biologisia prosesseja, niin fysiologisessa kuin patologisessa tilassa, kuten syövässä. Eturauhassyövän sekä rintasyövän edetessä on havaittu muutoksia miRNAiden ilmentymisessä. Tässä väitöskirjatutkimuksessa kartoitimme eturauhassyöpäsolujen kasvuun ja selviytymiseen vaikuttavia miRNA-molekyylejä useassa eri syöpäsolulinjassa, hyödyntäen tehoseulontamenetelmiä sekä miRNA-kirjastoja. Yhdistelemällä tietoa miRNA-molekyylien sekä näiden ennustettujen kohdegeenien ilmentymisestä potilasnäytteissä, tässä väitöskirjatyössä havaittiin miR-19a, -32, -124a, -130b, -148a, sekä -583 säätelevän kasvua, sekä toimivan mahdollisina säätelijöinä myös potilasnäytteissä eri tavalla ilmentyville FLNC, MSRB3, PARVA, PCDH7, PRNP, RAB34 sekä SORBS1 geeneille. Lisäksi näiden geenien muuttunut ilmentyminen havaittiin merkittävästi vaikuttavan biokemiallisesti mitattavaan uusiutumisaikaan 140 eturauhassyöpäpotilaassa. Projektissa löydettiin 13 eturauhasen syövässä tärkeän AR:n säätelyyn vaikuttavia miRNA-molekyyliä (miR-135b, -185, -297, -299-3p, -34a, -34c, -371-3p, -421, -449a, -449b, -634, -654-5p and -9). Lisäksi havaittiin lähetti-RNAn 3 UTR sekvenssin olevan oletettua pidempi. Myös suurin osa miRNA-molekyylien vuorovaikutuksesta AR:n kanssa havaittiin tapahtuvan tämän pidemmän 3 UTR sekvenssin sitoutumiskohtien kautta. MiR-135b ja miR-34c ilmentymiselle sekä AR:n proteiinitasolle löysimme negatiivisen korrelaation 47 eturaussyöpänäytteestä. Samoin 101 rintasyöpätuumorista löytyi negatiivinen korrelaatio miR-135b:n sekä ERα:n välillä. Osoitimme tässä väitöskirjassa miR-135b:n myös säätelevän ERα tasoja rintasyövässä, sitoutumalla tämän 3 UTR sekvenssiin. Tämän lisäksi havaitsimme miR-135b:n säätelevän AR- sekä ERα-positiivisten syöpäsolujen kasvua. Pitkittynyt miR-135b:n yli-ilmentyminen johtaa kasvun edistämiseen, sekä mahdollisesti säätelee epiteeli-mesenkyymimuutosta (EMT) LNCaP solulinjassa. Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimuksessa löydettiin useita uusia AR:ää suoraan sääteleviä miRNAita, havaittiin miRNAita jotka vaikuttavat syövässä keskeisiin viestintäketjuihin, sekä miRNA-molekyylejä, jotka hidastavat kasvua eturauhasyöpäsoluissa. Tutkimustyössä saatiin uutta tietoa mahdollisesti syövän taustalla olevista molekyylimekanismeista. Koska muutaman miRNAn sekä näiden kohdegeenien välillä havaittiin negatiivinen korrelaatio potilasnäytteissä, viittaavat tulokset siihen, että miRNA-molekyyleillä voi olla rooli mahdollisina lääkehoidon kohteina tai työkaluina.
Subject: molekyylilääketiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record