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Liver diseases are important causes of morbidity and mortality worldwide. The aim of
this study was to identify differentially expressed microRNAs (miRNAs), target genes, and key
pathways as innovative diagnostic biomarkers in liver patients with different pathology and functional
state. We determined, using RT-qPCR, the expression of 472 miRNAs in 125 explanted livers from
subjects with six different liver pathologies and from control livers. ANOVA was employed to
obtain differentially expressed miRNAs (DEMs), and miRDB (MicroRNA target prediction database)
was used to predict target genes. A miRNA–gene differential regulatory (MGDR) network was
constructed for each condition. Key miRNAs were detected using topological analysis. Enrichment
analysis for DEMs was performed using the Database for Annotation, Visualization, and Integrated
Discovery (DAVID). We identified important DEMs common and specific to the different patient
groups and disease progression stages. hsa-miR-1275 was universally downregulated regardless
the disease etiology and stage, while hsa-let-7a*, hsa-miR-195, hsa-miR-374, and hsa-miR-378 were
deregulated. The most significantly enriched pathways of target genes controlled by these miRNAs
comprise p53 tumor suppressor protein (TP53)-regulated metabolic genes, and those involved in
regulation of methyl-CpG-binding protein 2 (MECP2) expression, phosphatase and tensin homolog
(PTEN) messenger RNA (mRNA) translation and copper homeostasis. Our findings show a novel
panel of deregulated miRNAs in the liver tissue from patients with different liver pathologies. These
miRNAs hold potential as biomarkers for diagnosis and staging of liver diseases.
MicroRNAs (miRNA) are ubiquitous non-coding RNAs that have a prominent role in cellular regulation. The expression of many miRNAs is often found deregulated in prostate cancer (PCa) and castration-resistant prostate cancer (CRPC). Although their expression can be associated with PCa and CRPC, their functions and regulatory activity in cancer development are poorly understood. In this study, we used different proteomics tools to analyze the activity of hsa-miR-3687-3p (miR-3687) and hsa-miR-4417-3p (miR-4417), two miRNAs upregulated in CRPC. PCa and CRPC cell lines were transfected with miR-3687 or miR-4417 to overexpress the miRNAs. Cell lysates were analyzed using 2D gel electrophoresis and proteins were subsequently identified using mass spectrometry (Maldi-MS/MS). A whole cell lysate, without 2D-gel separation, was analyzed by ESI-MS/MS. The expression of deregulated proteins found across both methods was further investigated using Western blotting. Gene ontology and cellular process network analysis determined that miR-3687 and miR-4417 are involved in diverse regulatory mechanisms that support the CRPC phenotype, including metabolism and inflammation. Moreover, both miRNAs are associated with extracellular vesicles, which point toward a secretory mechanism. The tumor protein D52 isoform 1 (TD52-IF1), which regulates neuroendocrine trans-differentiation, was found to be substantially deregulated in androgen-insensitive cells by both miR-3687 and miR-4417. These findings show that these miRNAs potentially support the CRPC by truncating the TD52-IF1 expression after the onset of androgen resistance.
Abirateron ist ein selektiver CYP17A1-Inhibitor und hemmt die Synthese von Steroiden wie Testosteron und Dihydrotestosteron. Molekulare Analysen an unserem PCa Zellkultur-Modell zeigten, dass Abirateron eine Hemmung der Androgen-Rezeptor(AR)-Aktivität bewirkte, die sowohl durch eine unterdrückte Expression des AR selbst als auch durch die Suppression AR-assoziierter Hitzeschock-Proteine (HSP) vermittelt wurde. Von besonderer Bedeutung waren die Analysen der AR-negativen Zelllinie PC-3 deren Proliferation unerwartet ebenso durch Abirateron gehemmt wurde. Diese Beobachtung ließ weitere, AR-unabhängige Wirkmechanismen von Abirateron vermuten. So konnte gezeigt werden, dass Abirateron die Expression von Survivin unterdrückt, möglicherweise durch die Hemmung des Survivin-Bindungspartners HSP90, was eine AR-unabhängige Reduktion der Zellzahl zur Folge hätte. Ein weiterer durch Abirateron regulierter Faktor ist die microRNA miR-1. Diese als Tumorsuppressor charakterisierte miR wurde in Gegenwart von Abirateron induziert und kann unabhängig von der Steroid-Synthese-Hemmung das Wachstum der PCa-Zellen reduzieren. Die Analyse apoptotischer Mechanismen zeigte zudem die Induktion der pro-apoptotischen Faktoren p53, HSP60 und p21, was ebenfalls auf eine antiproliferative Abirateron-Wirkung unabhängig von AR-Signalwegen hinweist. In der Gesamtheit zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass Abirateron nicht nur ein Inhibitor der Androgensynthese ist, sondern auch auf davon unabhängige Signal- und Effektorkaskaden wirken kann, welche zu einer Reduktion des Zellwachstums führen. Abirateron ist ein äußerst wirksames Mittel zur Therapie des CRPC. Diese Effektivität liegt möglicherweise in den vielfältigen Wirkmechanismen begründet und könnte die Applikation von Abirateron auch in frühen PCa-Stadien sinnvoll erscheinen lassen.
Transportproteine und metabolisierende Enzyme sind wesentliche Bestandteile der intestinalen Absorptionsbarriere und entscheidend für die Aufnahme, Verteilung, Metabolisierung und Exkretion von Nährstoffen, Arzneimitteln oder Xenobiatika. Es gibt Hinweise darauf, dass sowohl deren Expression als auch Funktion im Zusammenhang mit entzündlichen Prozessen beeinträchtigt sind. Um die Auswirkung von Colitis Ulcerosa auf das lokale Expressionsmuster klinisch relevanter intestinaler Transporter und Enzyme abschätzen zu können, wurde in der vorliegenden Arbeit u.a. deren Genexpression, Proteingehalt sowie mögliche krankheitsbezogene Regulationsmechanismen untersucht. Mit Biopsien aus entzündetem und nicht entzündetem Gewebe von 10 Colitis Ulcerosa-Patienten als auch mit gesundem Kolongewebe ohne Entzündungszeichen wurden mittels real-time quantitative PCR mRNA- (9 Enzyme, 15 Transporter, 9 Zytokine) und microRNA- (N = 54) Expressionsanalysen durchgeführt. Der Proteingehalt wurde durch validierte HPLC-MS/MS targeted proteomics Verfahren ermittelt. Die Genexpression folgender Enzyme und Transporter zeigten sich während intestinaler Entzündung signifikant reduziert: CYP2B6, CYP2C9, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7, UGT2B15, ABCB1, ABCG2, SLC16A1 und SLC22A3. Ein signifikanter Anstieg der mRNA-Level im entzündeten Gewebe von Colitis Ulcerosa-Patenten konnte für ABCC1, ABCC4, ORCTL2 und OATP2B1 nachgewiesen werden. Bezogen auf den Proteingehalt ließen sich die auf mRNA Ebene beobachteten Expressionsunterschiede nur für MCT1 bestätigen. Korrelationsanalysen demonstrierten den möglichen Einfluss von Zytokinen und microRNAs auf die Regulation intestinaler Enzym- und Transporterexpression. Insbesondere scheinen TNFα, IL17 A sowie miR-142-3p/5p, miR-146a-5p und miR 223-3p starken Einfluss auf krankheitsbezogene Expressionsmuster zu besitzen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Colitis Ulcerosa mit komplexen Veränderungen in der intestinalen Expression von metabolisierenden Enzymen, Transportern, Zytokinen und microRNAs einhergeht, welche sowohl Auswirkungen auf die medikamentöse Therapie als auch auf die Pathogenese der Erkrankung selbst haben können.