en English is Íslenska

Thesis University of Iceland > Heilbrigðisvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir - Heilbrigðisvísindasvið >

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1946/27655

Title: 
  • Regulation of TCEA1 expression by microRNA
  • is Áhrif microRNA á tjáningu TCEA1
Keywords: 
Submitted: 
  • May 2017
Abstract: 
  • Transcription is a key step in the regulation of gene expression. RNA polymerase II (RNAPII) is responsible for the transcription of all protein coding genes as well as some non-coding genes. Transcription is carried out in three main steps, initiation, elongation and termination, which all are highly regulated. RNAPII frequently encounters obstacles on the DNA template during elongation, causing RNAPII to backtrack on the DNA which can potentially result in the arrest of RNAPII. Transcription factor TFIIS (TCEA1 in human) is a transcription elongation factor needed to reactivate arrested RNAPII. TFIIS contains an acidic loop that interacts with the active site of RNAPII that stimulates the cleavage of the nascent RNA and therefore the realignment of the polymerase active site and the 3’ end of the RNA. The acidic loop of TFIIS is highly conserved between species and when mutated, TFIIS is unable to reactivate arrested RNAPII, resulting in premature termination of transcription. Abnormal transcription that leads to up- or downregulation of numerous genes is common in cancer. A study done on cancer cell lines has shown that by knocking down TFIIS, cancer cell proliferation was inhibited and apoptosis induced.
    microRNAs (miRNAs) are small single stranded RNA molecules that regulate gene expression by binding to the 3’ untranslated region (3’UTR) of a target mRNA, resulting in translational inhibition or mRNA degradation. miRNAs contribute to numerous cellular pathways by changing gene expression profiles. Numerous miRNAs have been linked to cancer, among those is miR-340. In high invasive cancer cell lines, miR-340 has been shown to be downregulated and bioinformatic analysis suggests that miR-340 is involved in regulating the expression of genes involved in metastasis.
    Search results from three online databases lead to the identification of four miRNAs, miR-340, miR-3148, miR-494 and miR-155 that are possibly targeting TCEA1 3’UTR. Luciferase expression, from a luciferase construct containing the 3’UTR region of TCEA1, is significantly reduced by three of these miRNAs using HEK293T and MCF7 cell lines. Of the three miRNAs, most significant downregulation was seen using miR-340. The expression was partially rescued after mutating the miR-340 binding sites in the 3’UTR of TCEA1. Importantly, results showed that miR-340 significantly downregulates endogenous TCEA1 protein levels. Finally using wound healing assay to observe the wound closure following TCEA1 downregulation with miR-340 overexpression, we conclude that miR-340 is able to downregulate TCEA1 expression, resulting in slower wound closure. This data suggests that downregulation of TCEA1 expression affects the capability of the cells to maintain normal transcription rate.
    In summary, transcription is a key regulation step in gene regulation. TCEA1 is needed to stimulate arrested RNAPII during transcription elongation. miR-340 targets the 3’UTR of TCEA1, resulting in the downregulation of TCEA1 expression. Downregulation of TCEA1 expression might be affecting the cells capability to maintain rapid transcription, which possibly effects cells migration.

  • is

    Stjórn genatjáningar er mjög mikilvægur þáttur í allri starfsemi frumna. Í heilkjörnungum er RNA pólýmerasi II (RNAPII) ábyrgur fyrir umritun gena sem skrá fyrir próteinum og ýmsum litlum RNA sameindum. Umritun má skipta upp í þrjú skref, upphaf umritunar, lengingarferil og lok. Upphafi umritunar er stjórnað með samskiptum milli umritunarþátta og stjórnraða í DNA sameindinni. Þegar RNAPII hefur losnað frá stýrilröðum er lengingarferlið hafið þar sem hann ferðast eftir DNA sameindinni og nýmyndar RNA. Í lengingarferlinu rekst RNAPII oft á hindranir á DNA þættinum sem leiðir til þess að RNAPII bakkar og umritun stöðvast. Umritunarþátturinn TFIIS (TCEA1 í manninum) er ábyrgur fyrir því að endurræsa RNAPII sem hefur bakkað á DNA þættinum. TCEA1 gerir það með því að bindast við RNAPII sem veldur því að RNAPII klippir á nýmynduðu RNA sameindina og er fær um að halda umritun áfram.
    microRNA (miRNA) eru litlar einþátta RNA sameindir sem stjórna genatjáningu með því að bindast við 3‘ óþýdd svæði (3‘UTR) á mRNA sameindum sem leiðir ýmist til þess að þýðing á mRNA sameindinni er hindruð eða hún er brotin niður. miRNA taka þátt í mörgum ferlum frumunnar og geta haft áhrif á genatjáningu í flestum vefjum. Sýnt hefur verið fram á að mörg miRNA tengjast krabbameinum þar sem ýmist er dregið úr tjáningu þeirra eða hún stóraukin. miR-340 er dæmi um miRNA sameind sem tengd hefur verið við krabbameinsvöxt og í mörgum krabbameins frumulínum er verulega dregið úr miR-340 tjáningu.
    Með leit í gagnagrunnum fundum við fjögur miRNA, miR-340, miR-3148, miR-494 og miR-155 sem talin voru líkleg til að hafa áhrif á tjáningu TCEA1. Innleiðing þeirra í tvær frumulínur, HEK293T og MCF7, leiddi í ljós að þrjú þessara miRNA minnka tjáningu lúsíferasa sem inniheldur 3‘UTR svæði TCEA1 gensins. Hægt er að endurheimta tjáninguna að hluta með því að stökkbreyta bindisetum miR-340 í 3‘UTR svæði TCEA1 gensins en ekki hinna miRNA sameindanna. Mæling á TCEA1 prótein magni í frumum leiddi í ljós að miR-340 hefur marktækt meiri áhrif á TCEA1 tjáningu borið saman við hinar þrjár miRNA sameindirnar. Framkvæmd á sáraprófi, þar sem fylgst var með getu frumna til að loka sári eftir innleiðingu á miR-340, leiddi í ljós að með því að hindra tjáningu TCEA1 með miR-340 hægir á lokun sársins sem bendir til þess að hægt hafi á umritun þegar tjáning á þessum lengingarþætti umritunar minnkar.
    Í stuttu máli, umritun er mikilvægt skref i stjórn genatjáningar. TCEA1 er nauðsynlegt til að endurvirkja RNAPII sem hefur stoppað í lengingarferli umritunar. miR-340 hindrar tjáningu TCEA1 líklega með því að bindast við 3‘UTR svæði TCEA1 og hindra þar með að mRNA sameindin sé þýdd yfir í prótein. Líklegt er að með því að draga úr tjáningu TCEA1 missi frumurnar getuna til að halda uppi hraðri umritun sem gæti leitt til hægari frumuskriðs.

Accepted: 
  • May 26, 2017
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/27655


Files in This Item:
Filename Size VisibilityDescriptionFormat 
LindaHrönn_MSc.pdf1.43 MBLocked Until...2020/06/30HeildartextiPDF
Yfirlysing_Skemman.pdf165.36 kBLockedYfirlýsingPDF