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Wirkung der mikroRNAs miR-30a-5p und let-7f-2-3p auf die Angiogenese in vitro durch Regulation von CCM3

  • Zerebrale kavernöse Malformationen (CCM) sind Gefäßfehlbildungen des zentralen Nervensystems. Diese können durch Blutungen zu rezidivierenden Kopfschmerzen, epileptischen Anfällen oder hämorrhagischen Schlaganfällen führen. CCMs treten sowohl sporadisch als auch familiär mit autosomal-dominantem Erbgang auf. Die Prävalenz für symptomatisch erbliche Kavernome liegt bei 1:5400 bis 1:6200. Es wurden pathogene Sequenzveränderungen in den Genen CCM1, CCM2 und CCM3 mit der familiären Kavernomatose assoziiert. MicroRNAs (miRNA) sind kurze, nichtkodierende RNAs, die die Expression von vielen Zielgenen regulieren können. Bisher ist wenig über die posttranskriptionale Regulation der CCM3-Expression durch miRNAs bekannt. Durch in silico Analysen wurde die Regulation von CCM3 durch die miRNAs miR- 103a-3p, miR-30a-5p und let-7f-2-3p vorhergesagt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte die Bindung dieser miRNAs an die 3'-UTR von CCM3 bestätigt werden. Die Transfektion von miR-103a-3p, miR-30a-5p- und let-7f-2-3p-Analoga in humane Nabelschnurvenenendothelzellen (HUVECs) führte zudem zu einer signifikanten oder tendenziellen Herunterregulation der CCM3-Expression auf mRNA-Ebene. Auf Protein-Ebene wurden ähnliche Ergebnisse erzielt. In vitro-Untersuchungen zur Wirkung der miRNA-Analoga auf die angiogenetischen Eigenschaften von Endothelzellen zeigten besonders nach miR-30a-5p-Transfektion einen proangiogenen Effekt auf HUVECs. Daher wurde die Wirkung dieser miRNA nachfolgend durch Transfektion eines miR-30a-5p-Inhibitors weiter untersucht. Diese führte zu einer Erhöhung der CCM3-Proteinmenge, nicht jedoch zu einer gesteigerten Expression auf mRNA-Ebene. In Übereinstimmung mit der Annahme einer proangiogenen Wirkung dieser miRNA zeigten sich negative Auswirkungen auf die angiogenetischen Eigenschaften von HUVECs nach Transfektion des miR-30a- 5p-Inhibitors. Zusammenfassend ergeben sich Hinweise, dass CCM3 von miR-103a- 3p, miR-30a-5p und let-7f-2-3p reguliert wird und dass besonders miR-30a-5p proangiogene Eigenschaften aufweist. Die Rolle der ausgewählten miRNAs bei der Pathogenese der CCMs ist jedoch nicht abschließend geklärt, wobei die Regulation von CCM3 durch ein großes, größtenteils noch unbekanntes Netzwerk von miRNAs anzunehmen ist.
  • Cerebral cavernous malformations (CCM) are vascular malformations of the central nervous system. These can lead to recurrent headaches, epileptic seizures or haemorrhagic strokes due to bleeding. CCMs occur both sporadically and familially with autosomal dominant inheritance. The prevalence for symptomatic hereditary cavernomas is 1:5400 to 1:6200. Pathogenic sequence changes in the CCM1, CCM2 and CCM3 genes have been associated with familial cavernomatosis. MicroRNAs (miRNA) are short, non-coding RNAs that can regulate the expression of many target genes. To date, little is known about the post-transcriptional regulation of CCM3 expression by miRNAs. In silico analyses predicted the regulation of CCM3 by miRNAs miR-103a-3p, miR-30a-5p and let-7f-2-3p. In the present work, the binding of these miRNAs to the 3'-UTR of CCM3 was confirmed. Transfection of miR-103a-3p, miR-30a-5p and let-7f-2-3p into human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) also resulted in a significant or trended downregulation of CCM3 expression at the mRNA level. Similar results were obtained at the protein level. In vitro studies on the effect of these miRNAs on the angiogenic properties of endothelial cells showed a proangiogenic effect on HUVECs especially after miR-30a-5p transfection. Therefore, the effect of this miRNA was subsequently further investigated by transfection of a miR-30a-5p inhibitor. This resulted in an increase in CCM3 protein levels, but not in increased expression at the mRNA level. Consistent with the assumption of a proangiogenic effect of this miRNA, negative effects on the angiogenic properties of HUVECs after transfection of the miR-30a-5p inhibitor were evident. In summary, evidence suggests that CCM3 is regulated by miR-103a-3p, miR-30a-5p and let-7f-2-3p, and that miR-30a-5p in particular exhibits proangiogenic properties. However, the role of the selected miRNAs in the pathogenesis of CCMs has not been conclusively clarified, although the regulation of CCM3 by a large, largely still unknown network of miRNAs can be assumed.

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Metadaten
Author: Annika Eikenbusch
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-45558
Title Additional (German):Effect of the microRNAs miR-30a-5p and let-7f-2-3p on the angiogenesis in vitro through the regulation of CCM3
Referee:Prof. Dr. med. Ute Felbor, Prof. Dr. rer. nat. Eva Klopocki
Advisor:Prof. Dr. med. Ute Felbor
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/05/05
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2021/04/19
Release Date:2021/05/05
Tag:CCM3; let-7f-2-3p; miR-30a-5p
GND Keyword:Angiogenese
Page Number:97
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Humangenetik
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit