Cardiovascular disease is a leading cause of death in the United States. Toll-like receptor (TLR)-mediated pathways have been demonstrated to play a role in myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury. We and others have shown that PI3K/Akt signaling is involved in regulating cellular survival and protecting the myocardium from I/R induced injury. In this dissertation, we provide compelling evidence that miR-125b serves to “fine tune” TLR mediated NF-kB responses by repressing TNF-a and TRAF6 expression. We constructed lentiviral expressing miR-125b, delivered it into the myocardium. The data showed that delivery of lentivirus expressing miR-125b significantly reduces myocardial infarct size and improves cardiac function in I/R hearts. Mechanistic studies demonstrated that miR-125b negatively regulates TLR mediated NF-kB activation pathway by repressing TNF-a and TRAF6 expression in the myocardium. We also observed that transfection of the myocardium with lentivirus expressing miR-214 markedly attenuates I/R induced myocardial infarct size and cardiac dysfunction. We demonstrated that miR-214 activates PI3K/Akt signaling by targeting PTEN expression in the myocardium. We also investigated the role of TLR3 in neonatal heart repair and regeneration following myocardial infarction (MI). Wild type (WT) neonatal mice showed fully cardiac functional recovery and small infarct size, while TLR3 deficient mice exhibited impaired cardiac functional recovery and large infarct area after MI. Poly (I:C), a TLR3 ligand, administration significantly enhances glycolysis, YAP1 activation and the proliferation of WT neonatal cardiomyocytes. 2-deoxyglucose (2-DG), a glycolysis inhibitor treatment abolished cardiac functional recovery and YAP1 activation in neonatal mice after MI. In vitro either inhibition of glycolysis by 2-DG or inhibition of YAP1 activation prevents Poly (I:C) induced YAP1 activation and neonatal cardiomyocyte proliferation. Importantly, YAP1 activation increases miR-152 expression, leading to cardiomyocyte proliferation through suppression P27kip1 and DNMT1 expression. We conclude that microRNAs play an important role in TLR modulation induced protection against myocardial I/R injury by increasing the activation of PI3K/Akt signaling pathway, decreasing TLR/NF-kB mediated inflammatory response, and suppressing activation of apoptotic signaling following myocardial I/R injury. In addition, TLR3 is an essential for neonatal heart repair and regeneration after myocardial infarction. TLR3 modulation could be a novel strategy for heart regeneration and repair.

Los virus de RNA de cadena positiva conforman el grupo más numeroso y diverso de los patógenos virales de las plantas. Se replican mediante un mecanismo en el que la RNA polimerasa RNA dependiente viral, junto con otras proteínas virales y del huésped, sintetizan un intermediario de polaridad complementaria (o negativa), que a la vez sirve de molde para la síntesis del RNA genómico de polaridad positiva. Este mecanismo puede seguir un modelo geométrico o de stamping machine (Sardanyés et al. 2009). Por otro lado, las rutas de silenciamiento de RNA en plantas desempeñan un papel muy importante en la regulación de los procesos de desarrollo, mantenimiento de la estructura cromosómica y mecanismos de defensa contra virus patógenos (Matzke y Matzke, 2004). Los microRNA (miRNAs) son una clase de pequeños RNAs (sRNAs) endógenos que se producen en el núcleo a partir de transcritos precursores (pre-miRNA) en forma de horquilla, por la acción, en plantas, de Dicer 1 (DCL1). Los miRNAs maduros (21 nt) son cargados por RISC y dirigen la degradación de mRNAs endógenos que contienen una secuencia diana complementaria, regulando así su concentración. Para oponerse al silenciamiento de RNA antiviral, en la mayoría de virus de plantas y algunos virus animales han evolucionado proteínas supresoras del silenciamiento que interfieren en pasos clave de la ruta de los pequeños RNAs interferentes (siRNA): directamente secuestrando los siRNAs, inhibiendo su producción o previniendo su diseminación por el huésped a corta o larga distancia (Li y Ding, 2006). Recientemente se ha desarrollado una nueva estrategia para producir plantas resistentes a virus basada en las rutas de silenciamiento de RNA. Consiste en expresar en plantas transgénicas miRNAs artificiales (amiRNAs) dirigidos contra secuencias específicas de los virus sobre los que se desea resistencia (Niu et al., 2006). Plantas de Arabidopsis thaliana transgénicas que expresan amiRNAs en los que se ha sustituido en el pre-amiRNA la secuencia de 21 nt del miR159 maduro, por diferentes secuencias complementarias a distintas regiones del genoma de un potyvirus (Riechmann et al., 1992. Urcuqui-Inchima et al., 2001) como el virus del mosaico del nabo (TuMV) han resultado ser resistentes a este virus en ensayos de laboratorio (Niu et al., 2006). El estudio de los aspectos moleculares de la resistencia mediada por microRNAs artificiales durante la complejidad de la infección viral puede permitir la mejora en el diseño de esta estrategia de resistencia desde el punto de vista de robustez, especificidad, durabilidad y seguridad medioambiental. Sobre todo porque los virus de RNA presentan una elevada tasa de mutación (Duffy et al., 2008) y linajes evolutivos independientes de TuMV son capaces de romper la resistencia mediada por un amiRNA, debido a la aparición de alelos mutantes que evaden el reconocimiento del miRNA artificial (Lafforgue et al., 2011). / Martínez García, F. (2014). Análisis de la dinámica de replicación de un virus de RNA de plantas y del uso de microRNAs artificiales como estrategia antiviral [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35447 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] During viral infections, the outcome of the infective process is a net balance between the compatible and defence interactions. When a virus infects the eukaryotic cell, it must deal with different host defence mechanisms among which RNA silencing is part of the initial plant innate defence response. RNA silencing in plants has the role of restraining viral proliferation in the infected cell and therefore regulates the equilibrium between viral load and plant cell integrity that is key for the plant-virus compatibility. The virus itself is inductor, target and suppressor of the RNA silencing in plants. Viral silencing suppressor proteins (VSR) counteract host antiviral silencing and modify the host gene expression programme to generate a permissive environment for compatible infections. In this PhD thesis we have studied the interface between viral and plant RNA silencing in the context of a compatible infection. Using Tobacco rattle virus (TRV) as a model viral system and Nicotiana benthamiana and Arabidopsis thaliana as host model systems, we have dissected the role of endogenous small RNAs to promote gene silencing responses to viral sequences. Our results point to possible functional interactions between miRNAs and complementary sequences in viral genomes even though the role of those interactions as a viral proliferation controls mechanisms is not part of this thesis. We have found that TRV 16K silencing suppressor protein effects play a central role to dictate the way the TRV and plant RNA silencing interact. The 16K protein avoids, partially, the assembly of silencing effectors complexes and thus compromises the impact of antiviral vsiRNAs-mediated and endogenous small RNAs-mediated RNA silencing. The suppressor effect of TRV does not have a significant impact on the miRNAs content, relative composition and activity although we cannot discard an effect on the metabolisms of some particular miRNA species. / [ES] En las infecciones por virus, el desenlace del proceso infectivo debe entenderse como el resultado neto de las interacciones compatibles y de defensa entre el virus y la planta hospedadora. Cuando un virus entra en una célula eucariota debe lidiar con la activación de diferentes mecanismos de defensa del huésped. El silenciamiento génico mediado por RNA constituye una primera línea de defensa innata de la planta, siendo los propios virus inductores, dianas y supresores de este sistema de defensa. Las plantas a través del silenciamiento génico son capaces de limitar la proliferación viral en las células infectadas permitiendo un delicado equilibrio entre la multiplicación del virus y la integridad celular. Sobre este equilibrio se fundamenta la relación de compatibilidad en la interacción planta-virus. En este escenario, los virus utilizan sus proteínas supresoras de silenciamiento (VSR) para modular los efectos antivirales del silenciamiento y reprogramar la expresión génica del huésped proporcionando un entorno favorable para el desarrollo de la infección compatible Con este trabajo hemos abordado el modo en que los virus interaccionan con el silenciamiento génico en el contexto de una infección compatible. Empleando el virus del cascabeleo del tabaco (TRV) como sistema viral y Nicotiana. benthamiana y Arabidopsis thaliana como modelos de huésped, hemos indagado en el potencial de los pequeños RNAs (sRNAs) endógenos para guiar procesos de silenciamiento sobre secuencias virales. Nuestros resultados suLa manera en que TRV interacciona con la ruta de silenciamiento está condicionada gieren la posibilidad de interacciones funcionales entre microRNAs (miRNAs) y secuencias complementarias en el genoma del virus, si bien su relevancia como mecanismo de control de la proliferación viral no se ha estudiado en este trabajo. por el efecto supresor de la proteína 16K. Esta proteína impide, al menos parcialmente, el ensamblaje de los complejos efectores de silenciamiento y puede por tanto comprometer el efecto del silenciamiento antiviral dependiente de sRNAs tanto virales (vsiRNAs) como endógenos. El efecto supresor de TRV no parece perturbar globalmente el contenido, composición relativa y actividad de los miRNAs, si bien no es descartable que induzca alteraciones en el metabolismo de especies concretas. / [CA] En les infeccions per virus, el desenllaç del procés infectiu ha d'entendre's com el resultat net de les interaccions compatibles i de defensa entre el virus i la planta hoste. Quan un virus entra a una cèl·lula eucariota ha de lluitar amb l'activació de diferents mecanisme de defensa de l'hoste. El silenciament gènic per RNA constitueix una primera línia de defensa innata de la planta, i els propis virus son inductors, dianes i supressors d'aquest sistema de defensa. Les plantes a través d'aquest silenciament, són capaces de limitar la proliferació viral a les cèl·lules infectades, permetent un delicat equilibri entre la multiplicació del virus i la integritat cel·lular. En aquest equilibri es fonamenta la relació de compatibilitat existent a la interacció planta-virus. En aquest escenari, els virus utilitzen les seues proteïnes supressores de silenciament (VSR) per tal de modular els efectes antivirals del silenciament i reprogramar l'expressió gènica de l'hoste, proporcionant un entorn favorable per al desenvolupament de la infecció compatible. Amb aquest treball hem abordat la manera en la que els virus interaccionen amb el silenciament gènic en el context d'una infecció compatible. Emprant el virus del cascavelleig del tabac (TRV) com a sistema viral i Nicotiana. benthamiana i Arabidopsis thaliana com a hostes models, hem indagat en el potencial dels RNAs endògens curts de doble cadena (sRNAs) per guiar processos de silenciament sobre seqüències virals. Els nostres resultats suggereixen la possibilitat de interaccions funcionals entre microRNAs (miRNAs) i seqüències complementàries al genoma del virus, tot i que la seua rellevància com a mecanisme de control de la proliferació viral no ha estat tractat en aquest treball. La manera en la que TRV interacciona amb les rutes de silenciament es troba condicionada per l'efecte supressor de la proteïna 16K. Aquesta proteïna impedeix, al menys parcialment, l'acoblament dels complexos efectors del silenciament i pot llavors comprometre l'efecte del silenciament antiviral depenent de sRNAs, tant virals (vsiRNAs) com endògens. L'efecte supressor de TRV no sembla pertorbar globalment el contingut, composició relativa i activitat dels miRNAs, tot i que no es pot descartar que induïsca alteracions en el metabolisme d'espècies concretes. / Martínez Priego, L. (2016). Actividad antiviral de pequeños RNAs endógenos y supresión de silenciamiento génico por la proteína 16K del virus del cascabeleo del tabaco (TRV) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61464

[ES] El consumo de altas cantidades de etanol durante en un corto período de tiempo, conocido también como consumo en atracón, causa importantes alteraciones en el sistema nervioso central del adolescente, activando la respuesta innata inflamatoria, que puede causar muerte neuronal y alteraciones a nivel estructural y de la conducta. Esta respuesta se produce mediante la activación de los receptores de membrana Toll-like, y específicamente por los receptores TLR4, localizados en células gliales. Cuando dicho receptor se une a su ligando y dimeriza, desencadena una cascada de señalización que finaliza con la translocación al núcleo del factor de transcripción NF-κB, donde se promueve la síntesis y liberación de citoquinas y quimioquinas pro-inflamatorias al medio extracelular. Entre los mecanismos que podrían participar en la amplificación de la respuesta neuroinflamatoria se encontrarían un tipo de vesículas extracelulares (VEs), denominadas exosomas. Los exosomas son micropartículas de 30-150 nm de tamaño con un contenido de carácter bioactivo, formado por proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, y que cumplen un papel importante en la comunicación intercelular. Por tanto, la hipótesis que planteamos en esta tesis doctoral es que las VEs ejercen un papel en el mantenimiento y propagación de la neuroinflamación causada por el consumo de alcohol en forma de atracón. Utilizando VEs de cultivos primarios de astrocitos demostramos que el etanol induce una mayor secreción de VEs y altera los niveles de determinadas proteínas y microARNs (miARNs) asociados con la neuroinflamacion. Además, demostramos que cuando las neuronas corticales en cultivo se incuban con VEs procedentes de los astrocitos WT tratados con etanol, se inducen marcadores inflamatorios en las neuronas y presentan mayores niveles de apoptosis. Durante el proceso de biogénesis exosomal, se ha demostrado la participación de una familia de enzimas, llamadas esfingomielinasas, que estarían relacionadas con la biogénesis y secreción de las VEs. Estudios previos de este laboratorio han demostrado que el etanol es capaz de activar las esfingomielinasas, aunque el mecanismo por el cual esto ocurre se desconoce. En este proyecto de tesis proponemos a las membranas asociadas a mitocondrias (MAM) como mecanismo regulador de la secreción de VEs mediada por esfingomielinasas. Mediante el análisis de la actividad de transferencia de fosfolípidos, marcador de actividad de MAM, observamos que el etanol, tanto a nivel tisular como en cultivo, es capaz de activar MAM. Además, demostramos que, inhibiendo la actividad tanto de MAM como de las esfingomielinasas, se revierte el aumento en secreción de VEs causado por el tratamiento con etanol. Estos resultados sugieren que el etanol promueve una mayor liberación de VEs mediante la activación de las enzimas esfingomielinasas a través de MAM. Además, puesto que las VEs tienen la capacidad de cruzar la barrera hematoencefálica (BBB) y tener estabilidad en la circulación, se han considerado como posibles candidatos a biomarcadores de situaciones patológicas. Uno de los elementos presentes en las VEs, que se ha utilizado recientemente como biomarcador en diversos estudios, son los miARNs, moléculas de ARN no codificante de cadena corta implicados en la regulación génica. Se ha descrito que, en pacientes con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, Parkinson u otras, se detectan patrones de expresión diferencial de miARNs en las VEs circulantes, en comparación con pacientes control. En este estudio demostramos que el etanol es capaz de alterar los perfiles de miARNs relacionados con la inflamación presentes en VEs circulantes de jóvenes con intoxicación etílica aguda (IEA). Estos efectos presentan diferencias de género, siendo las mujeres/hembras más vulnerables a los efectos del alcohol, ya que la expresión de marcadores inflamatorios en cerebro y en VEs circulantes son más elevadas en mujeres/hembras que en hombres/machos. Estos resultados ponen de manifiesto que las VEs circulantes y sus perfiles de miARNs son posibles candidatos a biomarcadores de la neuroinflamación asociadas con el abuso de alcohol. / [CA] El consum d'elevades quantitats d'alcohol durant un curt període de temps, conegut també com a consum en afartament, causa importants alteracions en el sistema nerviós central de l'adolescent, activant la resposta innata inflamatòria, que pot causar mort neuronal i alteracions a nivell estructural i de conducta. Aquesta resposta es produeix mitjançant l'activació dels receptors de membrana Toll-like, i específicament pels receptors TLR4, localitzats en cèl·lules glials. Quan aquest receptor s'uneix al seu lligant i dimeritza, desencadena una cascada de senyalització que finalitza amb la translocació al nucli del factor de transcripció NF-κB, on es promou la síntesi i alliberament de citoquines i quimioquines pro-inflamatòries al medi extracel·lular. Dins dels mecanismes que podrien participar en l'amplificació de la resposta neuroinflamatòria es trobarien un tipus de vesícules extracel·lulars (VEs), denominades exosomes. Els exosomes són micropartícules de 30-150 nm de grandària amb un contingut de caràcter bioactiu, format per proteïnes, lípids i àcids nucleics, i que compleixen un paper important en la comunicació intercel·lular. Per tant, la hipòtesi que plantegem en aquesta tesi doctoral és que les VEs exerceixen un paper en el manteniment i propagació de la neuroinflamació causada pel consum d'alcohol en forma d'afartament. Utilitzant VEs de cultius primaris d'astròcits demostràrem que l'etanol indueix una major secreció de VEs i una alteració dels nivells de determinades proteïnes i microARNs (miARNs) associats amb la neuroinflamació. A més a més, també observàrem que quan les neurones corticals en cultiu s'incubaben amb VEs procedents dels astròcits WT tractats amb etanol, s'induïen marcadors inflamatoris en les neurones i aquestes presentaven majors nivells d'apoptosi. Durant el procés de biogènesi exosomal, s'ha demostrat la participació d'una família d'enzims, anomenats esfingomielinases, que estarien relacionats amb la biogènesi i secreció de les VEs. Estudis previs d'aquest laboratori han demostrat que l'etanol és capaç d'activar les esfingomielinases, encara que el mecanisme pel qual això passa es desconeix. En aquest projecte de tesi proposem a les membranes associades a mitocòndries (MAM), juntament amb les esfingomielinases com el mecanisme regulador de la secreció de VEs induïda pel consum d'alcohol. Mitjançant l'anàlisi de l'activitat de transferència de fosfolípids, marcador d'activitat de MAM, observàrem que l'etanol, tant a nivell tissular com en cultiu, era capaç d'activar MAM. A més, demostràrem que inhibint l'activitat tant de MAM com de les esfingomielinases, revertiem l'augment en la secreció de VEs causat pel tractament amb etanol. Aquests resultats suggereixen, que l'etanol promou una major alliberament de VEs mitjançant l'activació dels enzims esfingomielinases a través de MAM. A més, ja que les VEs tenen la capacitat de creuar la barrera hematoencefàlica (BBB) i ser estables en circulació, s'han considerat bons candidats a biomarcadors de situacions patològiques. Un dels elements presents en les VEs que s'ha utilitzat recentment com a biomarcador en diversos estudis, són els miARNs, molècules d'ARN no codificant de cadena curta implicats en la regulació gènica. S'ha descrit que, en pacients amb malalties neurodegeneratives, com l'Alzheimer o Parkinson, es detecten patrons d'expressió diferencial de miARNs a les VEs circulants, en comparació amb pacients control. A aquest estudi demostrem que l'etanol és capaç d'alterar els perfils de miARNs relacionats amb la inflamació presents en VEs circulants de joves amb intoxicació etílica aguda (IEA). Aquests efectes presenten diferències de gènere, sent les dones / noies més vulnerables als efectes de l'alcohol, ja que l'expressió de marcadors inflamatoris en cervell i en VEs circulants són més elevades en noies que en nois. / [EN] Heavy alcohol intake during a short period of time, also known as binge drinking, has been proved to produce negative effects on the individual's central nervous system by activating an inflammatory response that can lead to neuronal death and structural and behavioral alterations. This response is produced by glial cells, the main component of the neuroimmune system, through the activation of TLR4, a transmembrane receptor of the TLR family. When TLR4 binds to its ligand and dimerizes, it triggers a signaling cascade that ends up with the translocation of NF-κB to the nucleus, acting as a transcription factor, where it promotes the synthesis and release of pro-inflammatory cytokines and chemokines to the extracellular milieu. Among the mechanisms responsible for the transmission and amplification of this neuroinflammatory response, one candidate could be a kind of extracellular vesicles (VEs) called exosomes. Exosomes are microparticles of 30-150 nm in size, with a bioactive content, composed mostly by proteins, lipids and nucleic acids, which play an important role in intercellular communication. Therefore, the hypothesis of this thesis is that VEs play an important role in the transmission of the neuroinflammatory response caused by ethanol binge drinking. Using VEs from primary cultures of astrocytes, we show that ethanol is able to induce a higher secretion of VEs and alters their composition of inflammatory related protein and microRNAs (miARNs). Furthermore, incubation of these VEs in primary cultures of neurons lead to the development of inflammatory protein and gene markers, and higher apoptosis levels. Exosomal release has been shown to be partly regulated by a family of enzymes called sphingomyelinases, since inhibition of these enzymes resulted in a reduction of secreted VEs. Previous studies from this laboratory have shown that ethanol is able to activate sphingomyelinases, but the mechanism involved in the process is currently unknown. We propose membrane-associated mitochondria (MAM), along with sphingomyelinases, as the responsible for the increased VEs release after ethanol intake. We show that ethanol is capable of increasing phospholipid transfer activity, a marker of MAM activity. Moreover, MAM and sphingomyelinase inhibition resulted in depleted VEs secretion. These results suggest that ethanol promotes increased release of VEs by activating sphingomyelinase enzymes through MAM. VEs display certain biological characteristics, like the ability to cross the blood-brain barrier (BBB) or their high stability in serum, which make them good candidates for biomarkers of pathological situations. One of the elements present in VEs that has recently been used as a biomarker in various studies are miARNs, which are short-chain non-coding RNA molecules involved in gene regulation. It has been described that differential expression patterns of miARNs in circulating VEs can be detected in patients with neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's, Parkinson's or others, when compared to healthy patients. In this study we demonstrate that ethanol is able to alter the inflammatory-related miARNs expression patterns in circulating VEs of young people with acute alcohol intoxication (IEA). Notably, the alterations in miARNs are dependent on the patient's gender, being women/females more affected by alcohol than men/males, since women/females showed lower presence of anti-inflammatory miARNs and a higher expression of inflammatory markers in brain tissue than men/males. / Ibáñez Cabanes, F. (2021). Papel de las vesículas extracelulares en la propagación y mantenimiento de la neuroinflamación inducida por el consumo de alcohol en la adolescencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174214

[ES] El cáncer de mama triple negativo representa el 10-20% de los casos de cáncer de mama. Este subtipo molecular se caracteriza por su gran agresividad y capacidad invasiva y se asocia a un mal pronóstico. La ausencia de receptores hormonales y de HER2 hace que la quimioterapia sea el principal tratamiento sistémico eficaz. Sin embargo, varias pacientes con cáncer de mama triple negativo recaen tras recibir quimioterapia. Por lo tanto, es crucial descifrar las características moleculares y buscar nuevas herramientas terapéuticas para este subtipo. En este sentido, los microRNAs (miRNAs) están desregulados en varios tipos de cáncer y emergen como potenciales moléculas pronósticas implicadas en procesos biológicos y en la respuesta a la quimioterapia. Esta tesis titulada "Papel de los microRNAs-449 en las características del cáncer de mama: de la regulación epigenética a la resistencia a la quimioterapia" se centra en el papel de la familia miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p y miRNA-449c-5p) en la modulación de la agresividad del cáncer de mama y la respuesta a la quimioterapia. Este estudio aportó pruebas de la regulación a la baja de los miRNAs-449 en líneas celulares de cáncer de mama triple negativo y en pacientes, y sugirió la desacetilación de histonas de su región promotora como mecanismo inhibidor. En particular, se observó que las histonas desacetilasas HDAC1 y SIRT1 estaban reguladas al alza en las células de cáncer de mama triple negativo, y se sugirió su inhibición como mecanismo de inhibición. Los análisis in silico señalaron a ACSL4, una enzima activadora de ácidos grasos, como diana de miARNs-449. Esto concuerda con otros estudios que señalan una alteración del metabolismo de los lípidos como causa de la progresión del cáncer. Se observó una correlación inversa entre los miRNA-449 y la expresión de ACSL4 en líneas celulares de cáncer de mama triple negativo y en pacientes, y el ensayo de reportero de luciferasa confirmó por primera vez esta diana directa de ACSL4 por los miRNA-449a y miRNA-449b-5p. Además, la sobreexpresión del microRNA-449c-5p por sí sola también produjo una regulación a la baja de ACSL4, por lo que también se sugirió una relación indirecta a través de la modulación de moléculas desconocidas. La sobreexpresión de miRNAs-449 y la infraexpresión de ACSL4 inhibieron la proliferación celular, la migración al disminuir la capacidad de sufrir el proceso de transición epitelial-mesenquimal, y la formación de colonias al regular a la baja los marcadores de troncalidad. Estos resultados sugieren una inhibición miRNAs-449 de la agresividad del cáncer de mama a través de la regulación a la baja de ACSL4. Además, basándonos en la literatura previa y en los resultados publicados por nuestro laboratorio, se evaluó la implicación de los miRNAs-449 en la respuesta a la quimioterapia a través de esta nueva diana. Los miRNAs-449 fueron regulados a la baja en las células resistentes a la doxorrubicina. A su vez, se observó una sobreexpresión de ACSL4 en células resistentes a la doxorrubicina y en pacientes que recayeron tras un tratamiento con quimioterapia. El tratamiento posterior con doxorrubicina aumentó la expresión de miRNAs-449 pero disminuyó la de ACSL4 en las células sensibles a la doxorrubicina, pero no en las resistentes, sugiriendo así una implicación de miRNAs-449 y ACSL4 en la respuesta a la quimioterapia. En este estudio, observamos que la sobreexpresión de miRNAs-449 producía sensibilidad a la doxorrubicina a través de la regulación a la baja de ACSL4 mediante ensayos de viabilidad y apoptosis. Además, la inhibición de ACSL4 disminuyó la expresión de la bomba de extrusión de fármacos ABCG2, lo que condujo a un aumento de la acumulación de doxorrubicina en las células. La implicación del miRNAs-449 en la inhibición de la agresividad y la sensibilidad a la doxorrubicina sugiere su potencial uso como herramienta terapéutica en el cáncer de mama triple negativo. / [CA] El càncer de mama triple negatiu representa el 10-20% dels casos de càncer de mama. Aquest subtipus molecular es caracteritza per la seua gran agressivitat i capacitat invasiva i s'associa a un mal pronòstic. L'absència de receptors hormonals i d'HER2 fa que la quimioteràpia siga el principal tractament sistèmic eficaç. No obstant això, diverses pacients amb càncer de mama triple negatiu recauen després de rebre quimioteràpia. Per tant, és crucial desxifrar les característiques moleculars i buscar noves eines terapèutiques per a aquest subtipus. En aquest sentit, els microRNAs (miRNAs) estan desregulats en diversos tipus de càncer i emergeixen com a potencials molècules pronósticas implicades en processos biològics i en la resposta a la quimioteràpia. Aquesta tesi titulada "Paper dels microRNAs-449 en les característiques del càncer de mama: de la regulació epigenètica a la resistència a la quimioteràpia" se centra en el paper de la família miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p i miRNA-449c-5p) en la modulació de l'agressivitat del càncer de mama i la resposta a la quimioteràpia. Aquest estudi va aportar proves de la regulació a la baixa dels miRNAs-449 en línies cel·lulars de càncer de mama triple negatiu i en pacients, i va suggerir la *desacetilación d'histones de la seua regió promotora com a mecanisme inhibidor. En particular, es va observar que les histones desacetilasas HDAC1 i SIRT1 estaven regulades a l'alça en les cèl·lules de càncer de mama triple negatiu, i es va suggerir la seua inhibició com a mecanisme d'inhibició. Les anàlisis in silico van assenyalar a ACSL4, un enzim activador d'àcids grassos, com a diana de miARNs-449. Això concorda amb altres estudis que assenyalen una alteració del metabolisme dels lípids com a causa de la progressió del càncer. Es va observar una correlació inversa entre els miRNA-449 i l'expressió d'ACSL4 en línies cel·lulars de càncer de mama triple negatiu i en pacients, i l'assaig de reporter de luciferasa va confirmar per primera vegada aquesta diana directa d'ACSL4 pels miRNA-449a i miRNA-449b-5p. A més, la sobreexpressió del miRNA-449c-5p per si sola també va produir una regulació a la baixa d'ACSL4, per la qual cosa també es va suggerir una relació indirecta a través de la modulació de molècules desconegudes. La sobreexpressió de miRNAs-449 i la infraexpressió d'ACSL4 van inhibir la proliferació cel·lular, la migració en disminuir la capacitat de patir el procés de transició epitelial-mesenquimal, i la formació de colònies en regular a la baixa els marcadors de troncalitat. Aquests resultats suggereixen una inhibició de l'agressivitat del càncer de mama a través de la regulació a la baixa d'ACSL4. A més, basant-nos en la literatura prèvia i en els resultats publicats pel nostre laboratori, es va avaluar la implicació dels miRNAs-449 en la resposta a la quimioteràpia a través d'aquesta nova diana. Els miRNAs-449 van ser regulats a la baixa en les cèl·lules resistents a la doxorubicina. Al seu torn, es va observar una sobreexpressió d'ACSL4 en cèl·lules resistents a la doxorubicina i en pacients que van recaure després d'un tractament amb quimioteràpia. El tractament posterior amb doxorubicina va augmentar l'expressió de micRNAs-449 però va disminuir la d'ACSL4 en les cèl·lules sensibles a la doxorubicina, però no en les resistents, suggerint així una implicació dels miRNAs-449 i ACSL4 en la resposta a la quimioteràpia. En aquest estudi, observem que la sobreexpressió dels miRNAs-449 produïa sensibilitat a la doxorubicina a través de la regulació a la baixa d'ACSL4 mitjançant assajos de viabilitat i apoptosi. A més, la inhibició d'ACSL4 va disminuir l'expressió de la bomba d'extrusió de fàrmacs ABCG2, la qual cosa va conduir a un augment de l'acumulació de doxorubicina en les cèl·lules. La implicació dels miRNAs-449 en la inhibició de l'agressivitat i la sensibilitat a la doxorubicina suggereix el seu potencial ús com a eina terapèutica en el càncer de mama triple negatiu. / [EN] Triple-negative breast cancer accounts for 10-20% of breast cancer cases. This molecular subtype is characterized by its highly aggressive and invasive capacity being associated with a bad prognosis. The lack of hormone and HER2 receptors makes chemotherapy the main systemic effective treatment. However, several triple-negative breast cancer patients relapse after receiving chemotherapy. Therefore, deciphering the molecular characteristics and searching for new therapeutic tools for this subtype is crucial. In this sense, microRNAs (miRNAs) are found dysregulated in several cancer types and emerge as potential prognostic molecules involved in biological processes and chemotherapy response. This thesis entitled "Role of microRNAs-449 in breast cancer features: From epigenetic regulation to chemotherapy resistance" is focused on the role of the miRNA-449 (miRNA-449a, miRNA-449b-5p, and miRNA-449c-5p) family in the modulation of breast cancer aggressiveness and chemotherapy response. This study provided evidence of microRNAs-449 downregulation in triple-negative breast cancer cell lines and patients and suggested histone deacetylation of its promoter region as an inhibitor mechanism. Particularly, the histone deacetylases HDAC1 and SIRT1 were found upregulated in triple-negative breast cancer cells, and their genetic and chemical inhibition increased microRNAs-449 expression. In addition, a negative feedback loop modulation between miRNAs-449 and HDAC1/SIRT1 was observed, thus contributing to the homeostasis or tumoral phenotype of cells. In silico analyses pointed out ACSL4, a fatty acid-activating enzyme, as target of miRNAs-449. This is in concordance with other studies that pointed out an altered lipid metabolism to sustain cancer progression. An inverse correlation between microRNAs-449 and ACSL4 expression was observed in triple-negative breast cancer cell lines and patients, and luciferase reporter assay confirmed this ACSL4 direct targeting by miRNA-449a and miRNA-449b-5p for the first time. Moreover, the microRNA-449c-5p overexpression alone also produced an ACSL4 downregulation, so an indirect relationship was also suggested through the modulation of unknown molecules. MiRNAs-449 overexpression and ACSL4 knockdown inhibited cell proliferation, migration by diminishing the ability to undergo the epithelial-mesenchymal transition process, and colony formation by downregulating markers of stemness. These results suggested a microRNAs-449 inhibition of breast cancer aggressiveness through ACSL4 downregulation. Furthermore, based on previous literature and published results by our laboratory, a miRNAs-449 implication in chemotherapy response was evaluated through this novel target. MiRNAs-449 were downregulated in doxorubicin-resistant cells. In turn, ACSL4 overexpression was observed in doxorubicin-resistant cells and patients who relapsed after chemotherapy-containing treatment. Subsequent doxorubicin treatment increased miRNAs-449 but decreased ACSL4 expression in doxorubicin-sensitive, but not in resistant cells, thus suggesting a miRNAs-449 and ACSL4 implication in chemotherapy response. In this study, we observed that miRNAs-449 overexpression produced doxorubicin sensitivity through ACSL4 downregulation by viability and apoptosis assay. In addition, ACSL4 inhibition decreased the drug extrusion pump ABCG2's expression, leading to an increased doxorubicin accumulation in cells. The involvement of miRNAs-449 in the inhibition of aggressiveness and sensitivity to doxorubicin suggests its potential use as a therapeutic tool in triple-negative breast cancer. / Torres Ruiz, S. (2023). Papel de la familia de microRNAs-449 y el gen CDC20B en la respuesta a tratamientos en cáncer de mama: organoides y cultivos primarios como modelos tumorales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198846

Orientador: Marcone Lima Sobreira / Resumo: Introdução: A Síndrome de Klippel Trenaunay (SKT) é uma anomalia vascular caracterizada por ser uma doença rara, com prevalência estimada em 1 caso para cada 100.000 pessoas, diagnosticada clinicamente pela presença de pelo menos dois dos seguintes achados: malformação capilar, malformações venosas e hipertrofia dos tecidos afetados. A literatura científica respalda o manejo dos sintomas e tratamento das veias varicosas em alguns casos selecionados. A melhor abordagem terapêutica é crucial para esses pacientes, tornando-se necessário o melhor conhecimento da história natural da doença, o que justifica o estudo do perfil genético desses pacientes, visto que alguns autores revelaram o papel crucial dos microRNAs na regulação da angiogênese, que parece ser o ponto-chave da SKT. Objetivos: Determinar o perfil global de expressão de miRNA’s em pacientes com SKT em comparação com amostras de sangue de pessoas saudáveis, sem a síndrome. Métodos: A amostra foi constituída por pacientes adultos (> 18 anos) com diagnóstico clínico de SKT, acompanhados no Ambulatório de Malformações Vasculares do Serviço de Cirurgia Vascular e Endovascular do Hospital das Clínicas de Botucatu da Faculdade de Medicina de Botucatu/ UNESP. Como referência, foram utilizadas amostras de sangue de adultos saudáveis (> 18anos), doadores de sangue do Hemocentro da Faculdade de Medicina de Botucatu/ UNESP Botucatu. Resultados: Entre os pacientes com SKT, foram encontrados 3 miRNA com expressão diminuída em compa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Klippel Trenaunay Syndrome (KTS) is a vascular malformation characterized by being a rare disease, with a prevalence estimated in 1 case per 100,000 people, diagnosed clinically by the presence of at least two of the following findings: capillary malformation, venous malformations, and hypertrophy of affected tissues. The scientific literature supports the management of symptoms, treatment of varicose veins in selected cases and, rarely, amputations. The best therapeutic approach is crucial for these patients, making it necessary to have a better knowledge of the natural history of the disease, which justifies the study of the genetic profile of these patients, since some authors have revealed the crucial role of microRNAs in the regulation of angiogenesis, which seems to be the key point of KTS. Objectives: To determine the overall expression profile of miRNA’s in patients with KTS compared to blood samples from healthy people without the syndrome. Methods: The sample consisted of adult patients (> 18 years) with clinical diagnosis of KTS, followed at the Vascular Malformation Outpatient Service of the Vascular and Endovascular Surgery Service of Botucatu Medical School, Botucatu Medical School / UNESP. Blood samples from healthy adults (> 18 years old), blood donors from the Botucatu Medical School / UNESP Botucatu Blood Center were used as reference. Results: Among the patients with SKT, 3 miRNA’s with decreased expression were found compared to subjects with... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Acute Myeloid leukemia (AML) is an aggressive haematological malignancy that mainly affects the elderly. Relapse is common and is thought to be due to the presence of chemotherapy resistant leukemic stem cells (LSC). Within the CD34+ disease (>5% of the blast cells expressing CD34) , two subtypes have been identified; an LMPP/GMPlike expanded type and a MPP/CMP-like expanded type, the former is the most common, accounting for around 80% of CD34+ AML. Both the GMP-like and LMPPlike expanded populations show LSC activity. To improve our understanding of the disease and gain better insight in to how to develop treatments, the molecular basis of the disease needs to be investigated. I investigated miRNAs in the GMP/LMPP-like expanded AML. miRNAs are small non-coding RNAs involved in the regulation of mRNA. In recent years miRNAs have been shown to be implicated in many different diseases. To investigate the role miRNAs play in AML, miRNA expression was profiled in leukemic and normal bone marrow. Bioinformatic analysis was then used to examine the different miRNA expression profiles between normal and leukemic marrow. Our study showed that miRNAs are dysregulated in AML. miRNAs from the miR-17-92 and its paralogous cluster miR-106b-92 were amongst the miRNAs to be found down regulated in AML As had been seen previously at an mRNA level, on an miRNA level the LSC populations more closely resembled more mature progenitor populations than HSC and MPP populations, however the LSC populations did display an aberrant stem cell-like miRNA signature.

Since the initial description of cancer stem cells (CSCs) as a self-renewing subpopulation of malignant cells with tumor-initiating capacity, a growing body of evidence has supported the existence of CSCs in virtually every tumor type. Our previous work in colorectal cancer has identified the transcription factor CDX1 as a key regulator of colorectal CSC differentiation. CDX1 expression is frequently lost in colorectal cancer, resulting in more aggressive, poorly differentiated tumors with higher proportions of CSCs. Many miRNAs have been implicated in tumor suppression and carcinogenesis, but the roles of miRNAs in differentiation, particularly in colorectal cancer, remain poorly understood. We began by identifying miRNAs downstream of CDX1 by using high-throughput small-RNA sequencing to profile miRNA expression in two pairs of colorectal cancer cell lines with stable CDX1 overexpression or knockdown. Validation of candidates identified by RNAseq in a larger cell line panel revealed miR-215 to be most significantly correlated with CDX1 expression. ChIP-qPCR and promoter reporter assays confirmed that CDX1 directly transactivates miR-215 transcription. MiR-215 is depleted in FACS-enriched CSCs compared to unsorted samples. Overexpression of miR-215 in poorly-differentiated, highly clonogenic cell lines causes growth arrest and a dramatic decrease in colony formation. miR-215 knockdown using a miRNA sponge causes an increase in clonogenicity and impairs differentiation in CDX1-high cell lines. Indeed, the effects of CDX1 expression on both gene expression and colony morphology can be attenuated by miR-215 inhibition, indicating that miR-215 is a functional mediator of CDX1. Microarray studies following miR-215 overexpression indicate that miR-215 induces terminal differentiation-associated growth arrest, due in part to direct silencing of BMI1 expression and de-repression of BMI1 target genes including CDKN1A. Our work situates miR-215 as a link between CDX1 expression and BMI1 repression that governs differentiation in colorectal cancer. We further characterize another miRNA-transcription factor axis in colorectal cancer, and we identify the novel miR-3189-3p as a potent effector of cell death with potential therapeutic implications.

Les vésicules extracellulaires telles que les microvésicules et les exosomes sont libérées lors de l’apoptose ou de l’activation cellulaire. Ce sont des médiateurs importants dans la communication intercellulaire, suggérant que ces vésicules pourraient jouer un rôle physiopathologique, en particulier dans les maladies cardiovasculaires. L'athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique de la paroi artérielle qui résulte de l’interaction entre les lipoprotéines, les cellules inflammatoires, et les cellules vasculaires. L'infarctus du myocarde est une complication aiguë et grave de l'athérosclérose. La réaction inflammatoire post-infarctus joue un rôle central dans la formation de néovaisseaux sanguins et la cicatrisation. Cependant, les mécanismes de l’inflammation sont encore mal connus dans ces pathologies. Mon travail de thèse a porté sur les effets des vésicules extracellulaires isolées de tissus pathologiques sur les cellules inflammatoires. Nous avons montré dans un premier travail que les microvésicules s’accumulant dans les lésions d’athérosclérose humaines contribuent à la surcharge en cholestérol et en triglycérides des macrophages et facilitent la formation de cellules spumeuses. L’accumulation des lipides intracellulaires induite par ces microvésicules est contrebalancée par une augmentation de l’efflux du cholestérol associée à une activation d’ABCA1. Dans un deuxième travail, nous avons examiné les effets des vésicules produites dans le cœur post-infarctus sur la réponse inflammatoire. Nos résultats montrent : 1- une augmentation de la libération in situ des microvésicules majoritairement d’origine cardiomyocytaire et des exosomes 15 heures après infarctus ; 2- la stimulation de la production de VEGF monocytaire par les vésicules extracellulaires ; 3- l’incapacité en ce qui concerne les vésicules isolées de cœur diabétique infarci à reproduire cet effet sur les monocytes des souris contrôles. Afin de clarifier les déterminants de l’angiogenèse post-ischémique, nous avons également étudié les profils de miARNs des vésicules contrôles et diabétiques. Après infarctus du myocarde, l’expression de miR-126-3p et de miR-92a-3p est significativement diminuée dans les vésicules diabétiques en comparaison avec les vésicules contrôles. Par ailleurs, nous avons observé une augmentation de miR-126-3p et de miR-92a-3p respectivement dans les microvésicules et les exosomes chez les souris contrôles post-infarctus. En conclusion, ce travail apporte des éléments nouveaux sur les fonctions des vésicules extracellulaires générées localement dans les tissus inflammatoires, en particulier leur capacité à promouvoir la transformation des macrophages en cellules spumeuses dans la plaque. Par ailleurs, les vésicules isolées du cœur ischémique pourraient favoriser l’angiogenèse post-infarctus en stimulant la production de VEGF monocytaire. La disparition de cet effet bénéfique dans le diabète pourrait être associée à des modifications d’adressage des miARNs dans les vésicules extracellulaires au cours de cette pathologie. / Extracellular vesicles, such as microvesicles and exosomes, are released during cell apoptosis or activation. They are important mediators of intercellular communication, suggesting that these vesicles could play a pathophysiological role, especially in cardiovascular diseases. Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease of the arterial wall which results from the interaction between lipoproteins, inflammatory cells, and vascular cells. Myocardial infarction is an acute and severe complication of atherosclerosis. The postinfarction inflammatory response plays a central role in the formation of new blood vessels and scarring. However, the mechanisms of inflammation are still poorly known in these pathologies. My thesis concerned the effects of extracellular vesicles isolated from pathological tissues on inflammatory cells. We showed in the first work that microvesicles accumulating in human atherosclerotic lesions contribute to cholesterol and triglyceride overload in macrophages and facilitate foam cell formation. The accumulation of the intracellular lipids induced by those microvesicles is offset by an increase in cholesterol efflux associated with activation of ABCA1. In the second study, we examined the effect of vesicles produced in the infarcted heart on the inflammatory response. Our results showed : 1- an increased release in situ of microvesicles mostly of cardiomyocyte origin and exosomes 15 hours after infarction ; 2- the stimulation of monocyte VEGF production by extracellular vesicles ; 3- the incapacity of diabetic vesicles isolated from infarcted heart to reproduce that effect on control mice monocytes. In order to clarify the determinants of postischemic angiogenesis, we also studied miRNA profiles of control and diabetic vesicles. After myocardial infarction, the expression level of miR-126-3p and miR-92a-3p was significantly decreased in diabetic vesicles compared to control vesicles. Furthermore, we observed an increased expression of miR-126-3p and miR-92a-3p respectively in the microvesicles and the exosomes isolated from control mice heart after myocardial infarction. In conclusion, this work provides new information on the functions of extracellular vesicles locally generated in inflamed tissues, particularly in promoting macrophage transformation into foam cells in the atherosclerotic plaque. Furthermore, vesicles isolated from ischemic heart could enhance postinfarction angiogenesis by stimulating monocyte VEGF production. The loss of this beneficial effect in diabetes may be associated with changes of miRNA cargo in extracellular vesicles in this pathology.

Prostate cancer is the most common noncutaneous cancer among men, yet current diagnostic methods are insufficient and more reliable diagnostic markers need to be developed. The answer that can bridge this gap and enable more efficient diagnoses may lie in microRNAs. These small, single stranded RNA molecules impact protein expression at the translational level and regulate important cellular pathways. Dysregulation of these small RNA molecules can have tumorigenic effects on cells and lead to many types of cancers. Currently the Prostate-Stimulating Antigen (PSA) is used as a diagnostic marker for prostate cancer. However, many factors can elevate PSA levels such as infections and certain medications, consequently leading to false positive diagnoses and unnecessary concern and over treatment with dire outcomes for the patient. Even worse, are the chances of false negative diagnoses, which result in prostate cancer not being diagnosed until its later stages. Therefore, although the use of the PSA level has had its uses in the clinic, it has failed to sufficiently bridge the gap or to distinguish indolent from aggressive disease. It has long been suggested in the literature that microRNAs are drastically altered throughout the course of cancer progression. Here, RNA sequencing was used to identify changes in miR expression profiles diagnostic for prostate cancer patients compared to non-patient controls. The RNA sequencing results were also used to identify normalization miRs to be used as endogenous controls. Confirmatory qRT-PCR was then used to corroborate these results for the top seven dysregulated miRs found from the RNA sequencing data. Data analysis of the Area Under the Curve (AUC) of the Receiver Operating Curves (ROC) of the selected miRs exhibited a better correlation with prostate cancer (AUC Range= 0.819- 0.950) than PSA (AUC of PSA=0.667). In summary, a panel of seven miRs are proposed, many of which have prostate specific targets, which would represent a significant improvement over current testing methods.