O carcinoma de célula renal (CCR) subtipo célula clara é o câncer mais letal e prevalente do sistema urinário. A transformação maligna no CCR está possivelmente associada à mudanças no perfil de expressão de oncogenes e genes supressores de tumor, e acredita-se que estas alterações sejam críticas para o desenvolvimento do fenótipo maligno. Para identificar novos genes e vias moleculares associadas à transformação maligna no CCR célula clara, foram analisados perfis de expressão gênica de amostras pareadas de tumor e tecido não tumoral adjacente de 6 pacientes. Foi utilizada uma plataforma de microarrays de cDNA contendo 2.292 sondas mapeando éxons de genes codificadores e 822 sondas de RNAs não-codificadores mapeando em regiões intrônicas. A transcrição intrônica foi detectada em todos os tecidos normais e neoplásicos. Utilizando uma combinação de dois testes estatísticos e uma validação por leave-one-out, foi selecionado um subconjunto de 64 transcritos com expressão significativamente alterada em CCR célula clara em relação ao tecido não tumoral adjacente, estando a maior parte (86%) com expressão diminuída em CCR. Entre os transcritos com expressão diminuída, 49 mapearam em regiões não-traduzidas ou éxons de genes codificadores e 6 mapearam em regiões intrônicas de genes codificadores conhecidos. Os níveis de expressão diminuída de SIN3B, TRIP3, SYNJ2BP e NDE1 (p < 0,02), e de transcritos intrônicos derivados dos loci de SND1 e ACTN4 (p < 0,05), foram confirmados em CCR célula clara por Real-time RT-PCR. Um subconjunto de 25 transcritos se mostrou alterado em 6 amostras adicionais de CCR não célula clara, indicando alterações transcricionais comuns em CCR independentemente do subtipo histológico ou do estado de diferenciação do tumor. Além disso, foi analisado o perfil de metilação dos genes com expressão diminuída em tumor SIN3B, TRIP3, SYNJ2BP e GPX3. Nossos resultados indicam um novo conjunto de candidatos a gene supressor de tumor, que 8 podem desempenhar um papel importante na transformação maligna de células renais normais. / The clear cell subtype of renal cell carcinoma (RCC) is the most lethal and prevalent cancer of the urinary system. The carcinogenesis in RCC is thought to be associated with changes in the expression of several genes, and this alteration in gene expression is believed to be critical to the development of the malignant phenotype. To investigate new genes and molecular pathways associated with malignant transformation in clear cell RCC, gene expression profiles of matched samples of tumor and adjacent non-neoplastic tissue obtained from 6 patients were analysed. A custom-built cDNA microarray platform was used, comprising 2,292 probes that map to exons of genes and 822 probes for noncoding RNAs mapping to intronic regions. Intronic transcription was detected in all normal and neoplastic renal tissues. A subset of 64 transcripts with levels significantly deregulated in clear cell RCC relative to the matched non-tumor tissue, mostly (86%) downregulated in CCR, was

O carcinoma de célula renal (CCR) subtipo célula clara é o câncer mais letal e prevalente do sistema urinário. A transformação maligna no CCR está possivelmente associada à mudanças no perfil de expressão de oncogenes e genes supressores de tumor, e acredita-se que estas alterações sejam críticas para o desenvolvimento do fenótipo maligno. Para identificar novos genes e vias moleculares associadas à transformação maligna no CCR célula clara, foram analisados perfis de expressão gênica de amostras pareadas de tumor e tecido não tumoral adjacente de 6 pacientes. Foi utilizada uma plataforma de microarrays de cDNA contendo 2.292 sondas mapeando éxons de genes codificadores e 822 sondas de RNAs não-codificadores mapeando em regiões intrônicas. A transcrição intrônica foi detectada em todos os tecidos normais e neoplásicos. Utilizando uma combinação de dois testes estatísticos e uma validação por leave-one-out, foi selecionado um subconjunto de 64 transcritos com expressão significativamente alterada em CCR célula clara em relação ao tecido não tumoral adjacente, estando a maior parte (86%) com expressão diminuída em CCR. Entre os transcritos com expressão diminuída, 49 mapearam em regiões não-traduzidas ou éxons de genes codificadores e 6 mapearam em regiões intrônicas de genes codificadores conhecidos. Os níveis de expressão diminuída de SIN3B, TRIP3, SYNJ2BP e NDE1 (p < 0,02), e de transcritos intrônicos derivados dos loci de SND1 e ACTN4 (p < 0,05), foram confirmados em CCR célula clara por Real-time RT-PCR. Um subconjunto de 25 transcritos se mostrou alterado em 6 amostras adicionais de CCR não célula clara, indicando alterações transcricionais comuns em CCR independentemente do subtipo histológico ou do estado de diferenciação do tumor. Além disso, foi analisado o perfil de metilação dos genes com expressão diminuída em tumor SIN3B, TRIP3, SYNJ2BP e GPX3. Nossos resultados indicam um novo conjunto de candidatos a gene supressor de tumor, que 8 podem desempenhar um papel importante na transformação maligna de células renais normais. / The clear cell subtype of renal cell carcinoma (RCC) is the most lethal and prevalent cancer of the urinary system. The carcinogenesis in RCC is thought to be associated with changes in the expression of several genes, and this alteration in gene expression is believed to be critical to the development of the malignant phenotype. To investigate new genes and molecular pathways associated with malignant transformation in clear cell RCC, gene expression profiles of matched samples of tumor and adjacent non-neoplastic tissue obtained from 6 patients were analysed. A custom-built cDNA microarray platform was used, comprising 2,292 probes that map to exons of genes and 822 probes for noncoding RNAs mapping to intronic regions. Intronic transcription was detected in all normal and neoplastic renal tissues. A subset of 64 transcripts with levels significantly deregulated in clear cell RCC relative to the matched non-tumor tissue, mostly (86%) downregulated in CCR, was

The Transcription Start Site Associated non-coding RNAs (TSSaRNAs) have been predicted across the three domain of life. However, still, there are no reliable annotation efforts to identify their biological functions and their underline molecular machinery. Therefore, this project addresses the question of what are the potential functions of TSSaRNAs regarding their roles in addressing the cellular functions. To answer this question, we aimed to accurately identify TSSaRNAs in the model organism Halobacterium salinarum NRC-1 (an Archean microorganism) that incubated at the standard growth condition. Consequently, we aimed to investigate TSSaRNAs structural stability in the term of the thermodynamic energies. Moreover, we attempted to functionally annotate TSSaRNAs based on Rfam functional classification of non-coding RNAs. Based on the statistical approach we developed an algorithm to predict TSSaRNA using next-generation RNA sequencing data (RNA-Seq). To perform structural annotation of TSSaRNAs, we investigated the structural stability of TSSaRNAs by modeling the secondary structures by minimizing the thermodynamic free energy. We simulated TSSaRNAs tertiary structures based on the secondary structures constrain using the Rosetta-Common RNA tool. The structures of the minimum free energy supposed to be biophysically stable structures. To investigate the higher order structures of TSSaRNAs, we studied the hybridization between TSSaRNAs and their cognate genes as part of RNA based regulation system. Also, based on our hypothesis that TSSaRNAs may bind to protein to trigger their function, we have investigated the interaction between TSSaRNAs and Lsm protein which known as a chaperone protein that mediates RNA function and involved in RNA processing. Our pipeline to perform the functional annotation of TSSaRNAs aimed to classify TSSaRNAs into their corresponding Rfam families based on two steps: either through querying TSSaRNAs sequences against the co-variance models of Rfam families or by querying the Rfam sequences against the co-variance models of the consensus secondary structures in TSSaRNAs. The results showed that the prediction algorithm has succeeded to identify a total of 224 TSSaRNAs that expressed in the same strand of the mRNAs and 58 TSSaRNAs that expressed as antisense of the mRNAs. The identified TSSaRNAs molecules showed a median length of 25 nucleotides. Regarding the structural annotation of TSSaRNAs, the results showed that most of TSSaRNAs possessed thermodynamically stable secondary structures and their tertiary structures were capable of forming more complex structures through binding with other biomolecules. About the formation of higher-order structures, we have observed that most of TSSaRNAs (92.2%) were capable of hybridizing into their cognate genes also 55 TSSaRNAs indicated putative interactions with Lsm protein. Furthermore, the computation docking experiments demonstrated the TSSaRNAs-Lsm complexes associated with favorable binding energy of a median of -542900 kcal mole -¹. Regarding the functional annotation of TSSaRNAs, the results showed that the majority of TSSaRNAs (42.05%) considered as potential cis-acting regulators such as cis-regulatory element and sRNAs, but still, there are potential trans-acting regulators to regulate distant molecules such as CRISPR and antisense RNA. Moreover, the results indicated that TSSaRNAs could trigger more complex function as a catalytic function such as Riboswitch or to play a role in the defense against a virus such as CRISPR. As a conclusion; based on the results of this study we could state that TSSaRNAs have several potential functions opening the experimental validation perspective. / Os RNA não codificantes associados ao sítio de início da transcrição - em inglês, transcription start site associated non-coding RNAs (TSSaRNA) - foram observados nos três domínios da vida. No entanto, sem esforço confiável de anotação para identificar suas funções biológicas e seus mecanismos moleculares. Portanto, esse projeto levanta a questão de quais são as funções em potencial dos TSSaRNAs a respeito de seus papeis nas funções celulares. Para responder esta questão, nós objetivamos em identificar de forma eficaz os TSSaRNAs no organismo modelo Halobacterium salinarum NRC-1 (um microrganismo do domínio Arqueia) encubado em uma condição de crescimento padrão. Consequentemente, nós investigamos a estabilidade estrutural dos TSSaRNAs em relação a energias termodinâmicas. Ainda, fizemos a anotação funcional dos TSSaRNAs baseado na classificação funcional Rfam dos RNAs não-codificantes. Baseada em uma abordagem estatística nós desenvolvemos um algoritmo para predizer TSSaRNA usando dados de sequenciamento de RNA de nova geração (RNA-Seq). Para investigar a estabilidade estrutural dos TSSaRNAs nós modelamos as estruturas secundárias minimizando a energia livre termodinâmica para alcançar a estrutura mais estável biofisicamente. Nós simulamos estruturas terciárias de TSSaRNAs baseado nas restrições das estruturas secundárias usando a ferramenta Rosetta-Common RNA. As estruturas de energia livre mínima seriam supostamente estruturas estáveis biofisicamente. Para investigar as estruturas de ordem superior (quaternária) dos TSSaRNAs, nós estudamos a hibridização entre os TSSaRNAs e seus genes cognatos como parte de um possível sistema de regulação baseado em RNA. Ainda, baseada na hipótese que os TSSaRNAs podem ligar à proteína para habilitar sua função, nós investigamos a interação entre TSSaRNAs e proteína Lsm que é conhecida por ser uma proteína chaperone que media função do RNA e está envolvida no processamento do RNA. Nosso pipeline para executar a anotação funcional dos TSSaRNAs objetivou classificar as TSSaRNAs em suas correspondentes classes Rfam baseado em dois passos: por meio de consulta das sequências TSSaRNA em relação a modelos de covariância de famílias Rfam ou por consulta de sequências Rfam em relação a modelos de covariância das estruturas de secundárias de consenso das estruturas secundárias nos TSSaRNAs. Os resultados mostraram que o algoritmo de detecção teve sucesso em identificar um total de 224 TSSaRNAs que expressaram na mesma direção dos mRNAs e 58 TSSaRNAs que expressaram no sentido oposto (antisenso) dos mRNAs. As moléculas TSSaRNAs identificadas mostraram um comprimento mediano de 25 nucleotídeos. A respeito da anotação estrutural dos TSSaRNAs, os resultados mostraram que a maioria dos TSSaRNAs possuíam estruturas secundárias estáveis termodinamicamente e suas estruturas terciárias foram capazes de formar estruturas mais complexas por meio de vínculos com outras biomoléculas. Quanto à formação de estruturas de maior de estruturas de alta ordem nos observamos que a maioria dos TSSaRNAs (92.2%) são capazes, pelo menos em princípio, de hibridizar em seus genes cognatos e, também, 55 TSSaRNAs evidenciaram interagir com a proteína Lsm. Além disso, os experimentos computacionais de docking demonstratam os complexos TSSaRNAs-Lsm associados com energia de ligação favorável com uma média de - 542900 kcal mole -¹. Quanto à anotação funcional dos TSSaRNAs, os resultados mostraram que a maioria dos TSSaRNAs (42.05%) podem ser consideradas potenciais reguladores atuando em cis tais como elemento cis-regulamentar e sRNAs, mas ainda há pontenciais reguladores atuando em trans para regular moléculas em loci distantes, tais como CRISPR e RNA antisense. Além disso, os resultados mostraram que TSSaRNAs podem potencialmente ativar funções mais complexas como uma função catalítica, tal como Riboswitch ou executar um papel de defesa contra vírus, tal como CRISPR. Como conclusão; baseado nos resultados desse estudo, nós podemos afirmar que TSSaRNAs possuem várias funções em potencial abrindo a perspecitiva de validação experimental.