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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.17.2021.tde-04102021-152128
Documento
Autor
Nome completo
Ádamo Davi Diógenes Siena
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2021
Orientador
Banca examinadora
Silva Junior, Wilson Araújo da (Presidente)
Leon, Miriam Galvonas Jasiulionis
Sales, Katiuchia Uzzun
Silveira, Vanessa da Silva
Título em português
Análise bioinformática e caracterização funcional de RNAs longos não-codificadores envolvidos na progressão do melanoma
Palavras-chave em português
Biomarcador
Genes diferencialmente expressos
Invasão
Melanoma
Progressão tumoral
Regiões diferencialmente metiladas
Resistência tumoral
RNAs longos não-codificadores
Vemurafenib
Resumo em português
O melanoma representa cerca de 5% dos cânceres de pele, mas corresponde a 80% das mortes de pacientes acometidos. Quando detectado precocemente, tem grande chance de ressecção, mas em um cenário de metástase seu prognóstico é ruim. Ele é bem conhecido por alguns aspectos de sua agressividade e metástase, mas ainda é pouco compreendido como os ncRNAs podem impactá-lo. Os lncRNAs são transcritos de 200 nucleotídeos de comprimento, que não codificam proteínas e recentemente demonstraram papéis importantes na melanomagenesis. Neste estudo, exploramos lncRNAs diferencialmente expressos usando diferentes conjuntos de dados, incluindo nosso experimento de RNA-Seq prévio, e encontramos candidatos a lncRNA potencialmente impactando o melanoma. Nesta ocasião, apresentamos 3 lncRNAs que encontramos com expressão gênica desregulada e que exploramos posteriormente. Primeiro, uamos RNA-Seq e análises de bioinformática para investigar o lncRNA ZEB1-AS1 (ZEB1 antisense RNA 1) em amostras de melanoma. Este lncRNA apresentou maior expressão em melanoma metastático do que em melanoma primário e foi associado a mutações hotspot no gene BRAF e em genes da família RAS. Além disso, demonstrou uma correlação positiva na expressão gênica com sua contraparte codificadora ZEB1 (zinc finger E-box binding homeobox 1) em melanomas primários e metastáticos. Então, usando assinaturas de expressão gênica indicativas de fenótipos invasivos ou proliferativos, encontramos a superexpressão de ZEB1-AS1 associada positivamente ao perfil invasivo e negativamente associada ao perfil proliferativo. Além disso, realizamos a mesma análise no inédito lncRNA U73166, e decidimos dissecar funcionalmente seus efeitos no melanoma. Portanto, realizamos silenciamento deste transcrito e exploramos mais profundamente seus efeitos na proliferação, migração e invasão. Assim, descobrimos que o novo lncRNA U73166 impacta todos esses processos tumorais e, além disso, está associado à resistência ao Vemurafenib no melanoma. Essa resistência ao fármaco demonstra um aspecto promissor para que o lncRNA U73166 seja um importante biomarcador ou alvo no tratamento do melanoma. Além disso, combinamos nosso conjunto de dados de RNA-Seq e dados públicos de metilação de amostras melanocíticas para verificar os genes que abrigariam tanto a expressão diferencial do gene quanto as regiões de DNA diferencialmente metiladas. Deste modo, encontramos o novo lncRNA PRAME-AS1, um transcrito anti-sentido do crucial mRNA específico do melanoma PRAME, que atende tanto a expressão diferencial do gene quanto a região diferencialmente metilada. Esse resultado utilizando dados de metilação e expressão gênica do lncRNA PRAME-AS1 sugere uma possível correlação de regulação gênica mediada por metilação de regiões promotoras. Nossos resultados, portanto, sugerem potenciais lncRNAs que afetam o desenvolvimento e a progressão do melanoma. Portanto, este estudo pode ser útil para pesquisas futuras, pois demonstra lncRNAs impactando o melanoma e que podem ser úteis como biomarcadores de agressividade, terapia direcionada e no manejo da resistência adquirida a medicamentos.
Título em inglês
Bioinformatics analysis and functional characterization of long non-coding RNAs involved in the progression of melanoma
Palavras-chave em inglês
Biomarker
Differential genes
Differential methylated regions
Drug resistance
Invasion
Long non-coding RNAs
Melanoma
Tumor progression
Vemurafenib
Resumo em inglês
Melanoma comprises around of 5% of skin cancers, but it corresponds to 80% of patient deaths. When early detected, it has a high chance to resection, but in a metastasis scenario its prognosis is very worse. It is well known some aspects of melanoma aggressiveness and metastasis, but it still poorly understood how ncRNAs may impact it. The lncRNAs are transcripts 200 nucleotide long that do not encode proteins and recently had demonstrated key roles in melanomagenesis. In this study, we explored differentially expressed lncRNAs using different datasets, including our previous RNA-Seq experiment, and found potential lncRNA candidates impacting melanoma. Here, we present 3 lncRNAs that we found with deregulated gene expression and that we further explored. First, we used RNA-Seq and bioinformatics analysis to investigate the upregulated lncRNA ZEB1-AS1 (ZEB1 antisense RNA 1) in melanoma samples. It showed higher expression in metastatic than primary melanoma and it was associated with hotspot mutations in BRAF gene and RAS family genes. Also, it has demonstrated a positive correlation in gene expression with its coding counterpart ZEB1 (zinc finger E-box binding homeobox 1) in primary and metastatic melanomas. Then, using gene expression signatures indicative of invasive or proliferative phenotypes, we found ZEB1-AS1 upregulation positively associated with invasive profile and negatively associated with proliferative profile. Besides, we performed the same analysis in the novel lncRNA U73166, and we decided to functionally dissect its effects in melanoma. So, we knockdown this transcript and further explored its effects in proliferation, migration, and invasion. We found that the novel lncRNA U73166 impacts all these tumoral process, and beyond that, it is associated with Vemurafenib resistance in melanoma. This drug-resistance show a promising aspect for the lncRNA U73166 to be an important biomarker or target in melanoma treatment. Moreover, we used a combination of our RNA-Seq dataset and methylation public data of melanocytic samples to check genes that would harbor both differential gene expression and differential methylated DNA regions. We found a novel lncRNA PRAME-AS1, an antisense transcript of the crucial melanoma-specific mRNA PRAME, which attend both differential gene expression and differential methylation region. This result using methylation data and gene expression of the lncRNA PRAME-AS1 suggests a possible correlation of mean regulation by methylation of promoter regions. Our results suggest potential lncRNAs affecting melanoma development and progression. Therefore, this study can be helpful for the future research as it demonstrates lncRNAs impacting melanoma and that can be useful as biomarkers of aggressiveness, targeted-therapy and in management of acquired drug-resistance.
 
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Data de Publicação
2021-11-23
 
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