Evidências sugerem que somente cerca de 2% do genoma codifica proteínas, mas que a maior parte dos 80% restante possui atividade transcricional. Por não ser codificadora de proteínas, essa fração do genoma foi considerada como \'DNA lixo\'. Entretanto, estudos mais recentes e análises pós-ENCODE vem demonstrando que parte significativa destes RNAs não-codificantes desempenham papéis importantes em processos biológicos essenciais e também em doenças. Os RNAs longos não codificadores (lncRNAs) embora tradicionalmente conhecidos pelo imprintinggenômico, vem demonstrando diversos mecanismos de regulação da expressão gênica, principalmente emnível pós transcricional. Um destes lncRNAs que está envolvido principalmente com a metastase em câncer é o HOTAIR. O melanoma tem sido utilizado como modelo de progressao do câncer por suas etapas bem definidas e por isso já tem apresentado alguns lncRNAs envolvidos na melanomagenese e progressão do melanoma, tal como o HOTAIR. Assim, neste trabalho foi analisado a expressão de lncRNAs de amostras de melanócito e melanoma, sendo que as amostras malignas representam as principais fases de progressão deste tipo de câncer. Foram analisados os níveis de expressão relativa. Além disso, foi realizado a expressão diferencial dos grupos representativos do melanoma. Foram encontrados lncRNAs com valores de expressão e significância (p-ajustado <0,01 e fold change >1) que podem ser indicativos de expressão associada a progressão do melanoma. Os lncRNAs mais diferencialmente expressos foram avaliados quanto a sua capacidade de interação proteína-RNA e literatura científica disponível e então foram selecionados para posteriores ensaios funcionais. / Evidence suggests that only about 2% of the genome encodes protein, but most remaining 80% has transcriptional activity. Since they do not coding for proteins, this fraction of the genome was considered \'junk DNA\', However, recent studies and post-ENCODE analisys has shown that significant part of these non-coding RNAs play important roles in essential biological processes and in disease. Long noncoding RNAs (lncRNAs) although traditionally known for genomic imprinting, has demonstrated several mechanisms of regulation of gene expression, especially at the post transcriptional level. One of these lncRNAs that is involved primarily with metastasis in câncer is HOTAIR. Melanoma has been used as a model of câncer progression by its well-defined steps, and so it has been presented some lncRNAs involved in melanoma progression and melanomagenese, as HOTAIR was demonstrated. In this work it was analyzed the expression of lncRNAs of melanocyte and melanoma samples, and malignant samples represent the main stages of progression of this type of câncer. Relative expression levels were analyzed. Furthermore, it was performed differential expression of representative melanoma groups. lncRNAs found with expression values and significance (p-adjusted <0.01 and fold change> 1) may be indicative of expression associated with melanoma progression. The lncRNAs more differentially expressed were evaluated for their ability to interact protein-RNA and available scientific literature and then were selected for further functional assays.

Evidências sugerem que somente cerca de 2% do genoma codifica proteínas, mas que a maior parte dos 80% restante possui atividade transcricional. Por não ser codificadora de proteínas, essa fração do genoma foi considerada como \'DNA lixo\'. Entretanto, estudos mais recentes e análises pós-ENCODE vem demonstrando que parte significativa destes RNAs não-codificantes desempenham papéis importantes em processos biológicos essenciais e também em doenças. Os RNAs longos não codificadores (lncRNAs) embora tradicionalmente conhecidos pelo imprintinggenômico, vem demonstrando diversos mecanismos de regulação da expressão gênica, principalmente emnível pós transcricional. Um destes lncRNAs que está envolvido principalmente com a metastase em câncer é o HOTAIR. O melanoma tem sido utilizado como modelo de progressao do câncer por suas etapas bem definidas e por isso já tem apresentado alguns lncRNAs envolvidos na melanomagenese e progressão do melanoma, tal como o HOTAIR. Assim, neste trabalho foi analisado a expressão de lncRNAs de amostras de melanócito e melanoma, sendo que as amostras malignas representam as principais fases de progressão deste tipo de câncer. Foram analisados os níveis de expressão relativa. Além disso, foi realizado a expressão diferencial dos grupos representativos do melanoma. Foram encontrados lncRNAs com valores de expressão e significância (p-ajustado <0,01 e fold change >1) que podem ser indicativos de expressão associada a progressão do melanoma. Os lncRNAs mais diferencialmente expressos foram avaliados quanto a sua capacidade de interação proteína-RNA e literatura científica disponível e então foram selecionados para posteriores ensaios funcionais. / Evidence suggests that only about 2% of the genome encodes protein, but most remaining 80% has transcriptional activity. Since they do not coding for proteins, this fraction of the genome was considered \'junk DNA\', However, recent studies and post-ENCODE analisys has shown that significant part of these non-coding RNAs play important roles in essential biological processes and in disease. Long noncoding RNAs (lncRNAs) although traditionally known for genomic imprinting, has demonstrated several mechanisms of regulation of gene expression, especially at the post transcriptional level. One of these lncRNAs that is involved primarily with metastasis in câncer is HOTAIR. Melanoma has been used as a model of câncer progression by its well-defined steps, and so it has been presented some lncRNAs involved in melanoma progression and melanomagenese, as HOTAIR was demonstrated. In this work it was analyzed the expression of lncRNAs of melanocyte and melanoma samples, and malignant samples represent the main stages of progression of this type of câncer. Relative expression levels were analyzed. Furthermore, it was performed differential expression of representative melanoma groups. lncRNAs found with expression values and significance (p-adjusted <0.01 and fold change> 1) may be indicative of expression associated with melanoma progression. The lncRNAs more differentially expressed were evaluated for their ability to interact protein-RNA and available scientific literature and then were selected for further functional assays.

Estudos recentes têm revelado que a maior parte dos transcritos gerados em células humanas é composta por RNAs não-codificadores de proteínas (ncRNAs). Uma parte desses ncRNAs compreende a classe de RNAs curtos, que possuem menos que 200 nucleotídeos. Os micro-RNAs (miRNAs) fazem parte dessa classe e têm sido alvo de grande interesse, pois são preditos como possíveis reguladores de mais de 60% dos RNAs mensageiros (mRNAs) humanos. Outra classe dos ncRNAs é composta por ncRNAs longos (lncRNAs, com mais de 200 nucleotídeos), que são transcritos a partir de regiões intergênicas e intrônicas do genoma humano e possuem várias funções, muitas delas relacionadas ao controle da expressão de mRNAs. Recentemente, os lncRNAs têm sido caracterizados quanto à sua estrutura e função. No entanto, muito pouco se sabe sobre os mecanismos pelos quais os lncRNAs são regulados. Este trabalho teve como objetivo avaliar se lncRNAs são regulados por miRNAs em células humanas. Para tanto, identificamos lncRNAs ligados ao complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC) em células da linhagem HeLa, utilizando um método aqui desenvolvido de geração de bibliotecas de cDNA direcionadas para sequenciamento em larga escala na plataforma 454/Roche. Em paralelo, sequenciamos os miRNAs ligados ao RISC nestas mesmas células. Os resultados obtidos mostram que centenas de lncRNAs de diversas classes se ligam ao RISC em células HeLa, juntamente com milhares de mRNAs e várias centenas de miRNAs. Entre os miRNAs, encontramos 37 que são preditos como alvejando os lncRNAs detectados. Estes miRNAs constituem possíveis reguladores dos lncRNAs e, portanto, nosso trabalho estabelece um mapa experimental de interações diretas entre lncRNAs e miRNAs. Dentre os lncRNAs identificados ligados ao RISC neste trabalho, destaca-se o TUG1, lincRNA sabidamente envolvido na regulação de genes relacionados à apoptose e ao ciclo celular. Mostramos por ensaio de super-expressão de miRNAs e qPCR que TUG1 é regulado pelo miRNA-148b, um dos miRNAs por nós detectados que possui um sítio alvo altamente conservado em mamíferos localizado na extremidade 3\' de TUG1. Em conjunto, este trabalho contribui para o entendimento da regulação dos níveis de expressão de lncRNAs em células humanas e abre perspectivas para a modulação de miRNAs como estratégia de regulação dos níveis e das funções de lncRNAs. / Recent studies have revealed that the largest fraction of the transcripts generated in human cells is composed of non-protein coding RNAs (ncRNAs). A portion of these RNAs encompasses the class of short RNAs, which are less than 200 nucleotides in length. Micro-RNAs (miRNAs) are part of this class and are of great interest, as they are predicted to target over 60% of the human messenger RNAs (mRNAs). Another class of ncRNAs is composed of long ncRNAs (lncRNAs, longer than 200 nucleotides), which are transcribed from intergenic and intronic regions of the human genome and have several functions, many of them related to the control of the mRNA expression. Recently, the structure and function of lncRNAs have been characterized. However, little is known about the mechanisms involved in lncRNA regulation. This work aimed to evaluate whether lncRNAs are regulated by miRNAs in human cells. For this purpose, we identified lncRNAs bound to the RNA-induced silencing complex (RISC) in HeLa cells using a method developed here for the generation of strand-specific cDNA libraries for large scale RNA-sequencing in the 454/Roche plataform. In parallel, we sequenced the miRNAs bound to RISC in these cells. Our results show that hundreds of lncRNAs from diverse classes are bound to RISC in HeLa cells, along with thousands of mRNAs and several hundred miRNAs. Among the miRNAs we identified 37 that are predicted to target the detected lncRNAs. These miRNAs are possible regulators of the lncRNAs, and therefore our work establishes an experimental map of direct interactions between lncRNAs and miRNAs. The lncRNA TUG1, a lincRNA involved in the regulation of genes related to apoptosis and cell cycle, was identified among the lncRNAs bound to RISC. We showed by miRNA over-expression and qPCR that TUG-1 is regulated by the miRNA-148b, which is one of the miRNAs detected in our sequencings and has a binding site highly conserved in mammals located at the TUG1 3` end. Taken together, our results contribute to the understanding of the regulation of the lncRNA expression levels in human cells and open perspectives for the modulation of miRNAs as a strategy to regulate the levels and functions of lncRNAs.

There is a growing appreciation that eukaryotic genomes are transcribed into numerous, previously undetected - and thus uncharacterized regulatory long non-coding RNAs (lncRNAs). Recent studies are primarily focused on lncRNAs transcribed from intergenic regions and enhancers, leaving antisense lncRNAs the least studied group of lncRNAs. At the same time, antisense transcription occurs in up to 74 % of human gene loci, frequently - from the opposite strand of genes encoding proteins involved in regulation of transcription. Here, we identified HIPSTAR (Heterogeneously expressed from the Intronic Plus Strand of the TFAP2A-locus RNA), a novel conserved lncRNA that is transcribed antisense to the TFAP2A gene. Unlike previously reported antisense lncRNAs, HIPSTR expression does not correlate with the expression of its antisense counterpart. Although HIPSTAR and TFAP2A are co-expressed in in vitro derived neural crest and trophoblast cells, only HIPSTAR and not TFAP2A is specifically expressed in a subset of cells within 8-cell- and morula-stage human embryos. We show that, similar to HIPSTAR, in the individual cells of developing human embryos or of stable cell lines the expression of lncRNAs is more highly heterogeneous than the expression of mRNAs. Finally, we demonstrate that HIPSTAR depletion in HEK293 and H1BP, a human embryonic stem cell line, predominantly affects the expression levels of genes involved in early organismal development and cell differentiation. Together, we show that expression of HIPSTAR and hundreds other lncRNAs is highly heterogeneous in human embryos and cell lines. We use HIPSTAR to exemplify the functional relevance of lncRNAs with heterogeneous and developmental stage-specific expression patterns. / Tem sido cada vez mais reconhecido que a transcrição dos genomas eucarióticos produz múltiplos transcritos novos, anteriormente não detectados e ainda não caracterizados, sendo que a maioria é constituida de RNAs não-codificantes longos (lncRNAs) regulatórios. Estudos recentes estão focados principalmente nos lncRNAs transcritos de regiões intergênicas e enhancers; assim, o grupo dos lncRNAs antisenso permanece o menos estudado de todos. Ao mesmo tempo, a transcrição antisenso ocorre em até 74% dos loci de genes humanos, frequentemente - a partir da fita oposta de genes que codificam proteínas envolvidas na regulação da transcrição. No presente trabalho, nós identificamos HIPSTR (Heterogeneously expressed from the Intronic Plus Strand of the TFAP2A-locus RNA), um lncRNA novo conservado que é transcrito a partir da fita antisenso do gene TFAP2A. Ao contrário do anteriormente relatado para os lncRNAs antisenso, a expressão de HIPSTR não está correlacionada com a expressão do gene da fita oposta. HIPSTR e TFAP2A são co-expressos em células da crista neural e em trofoblastos derivadas in vitro, mas somente HIPSTR e não TFAP2A está especificamente expresso num subconjunto de células de embriões humanos nos estágios de 8-células e mórula. Mostramos que, semelhante a HIPSTR, a expressão de lncRNAs é mais altamente heterogênea que a expressão de mRNAs em células individuais de embriões humanos em desenvolvimento ou em linhagens estáveis de células. Finalmente, nós demonstramos que a depleção de HIPSTAR em células HEK293 e H1BP, uma linhagem de células tronco embrionárias humanas, afeta predominantemente os níveis de genes envolvidos no início do desenvolvimento do organismo e na diferenciação de células. No conjunto, nós mostramos que a expressão de HIPSTR e de centenas de outros lncRNAs é altamente heterogênea em embriões humanos e linhagens celulares. Usamos HIPSTR para exemplificar a relevância funcional de lncRNAs com padrões de expressão heterogêneos e estágio-de-desenvolvimento específicos.

There is a growing appreciation that eukaryotic genomes are transcribed into numerous, previously undetected - and thus uncharacterized regulatory long non-coding RNAs (lncRNAs). Recent studies are primarily focused on lncRNAs transcribed from intergenic regions and enhancers, leaving antisense lncRNAs the least studied group of lncRNAs. At the same time, antisense transcription occurs in up to 74 % of human gene loci, frequently - from the opposite strand of genes encoding proteins involved in regulation of transcription. Here, we identified HIPSTAR (Heterogeneously expressed from the Intronic Plus Strand of the TFAP2A-locus RNA), a novel conserved lncRNA that is transcribed antisense to the TFAP2A gene. Unlike previously reported antisense lncRNAs, HIPSTR expression does not correlate with the expression of its antisense counterpart. Although HIPSTAR and TFAP2A are co-expressed in in vitro derived neural crest and trophoblast cells, only HIPSTAR and not TFAP2A is specifically expressed in a subset of cells within 8-cell- and morula-stage human embryos. We show that, similar to HIPSTAR, in the individual cells of developing human embryos or of stable cell lines the expression of lncRNAs is more highly heterogeneous than the expression of mRNAs. Finally, we demonstrate that HIPSTAR depletion in HEK293 and H1BP, a human embryonic stem cell line, predominantly affects the expression levels of genes involved in early organismal development and cell differentiation. Together, we show that expression of HIPSTAR and hundreds other lncRNAs is highly heterogeneous in human embryos and cell lines. We use HIPSTAR to exemplify the functional relevance of lncRNAs with heterogeneous and developmental stage-specific expression patterns. / Tem sido cada vez mais reconhecido que a transcrição dos genomas eucarióticos produz múltiplos transcritos novos, anteriormente não detectados e ainda não caracterizados, sendo que a maioria é constituida de RNAs não-codificantes longos (lncRNAs) regulatórios. Estudos recentes estão focados principalmente nos lncRNAs transcritos de regiões intergênicas e enhancers; assim, o grupo dos lncRNAs antisenso permanece o menos estudado de todos. Ao mesmo tempo, a transcrição antisenso ocorre em até 74% dos loci de genes humanos, frequentemente - a partir da fita oposta de genes que codificam proteínas envolvidas na regulação da transcrição. No presente trabalho, nós identificamos HIPSTR (Heterogeneously expressed from the Intronic Plus Strand of the TFAP2A-locus RNA), um lncRNA novo conservado que é transcrito a partir da fita antisenso do gene TFAP2A. Ao contrário do anteriormente relatado para os lncRNAs antisenso, a expressão de HIPSTR não está correlacionada com a expressão do gene da fita oposta. HIPSTR e TFAP2A são co-expressos em células da crista neural e em trofoblastos derivadas in vitro, mas somente HIPSTR e não TFAP2A está especificamente expresso num subconjunto de células de embriões humanos nos estágios de 8-células e mórula. Mostramos que, semelhante a HIPSTR, a expressão de lncRNAs é mais altamente heterogênea que a expressão de mRNAs em células individuais de embriões humanos em desenvolvimento ou em linhagens estáveis de células. Finalmente, nós demonstramos que a depleção de HIPSTAR em células HEK293 e H1BP, uma linhagem de células tronco embrionárias humanas, afeta predominantemente os níveis de genes envolvidos no início do desenvolvimento do organismo e na diferenciação de células. No conjunto, nós mostramos que a expressão de HIPSTR e de centenas de outros lncRNAs é altamente heterogênea em embriões humanos e linhagens celulares. Usamos HIPSTR para exemplificar a relevância funcional de lncRNAs com padrões de expressão heterogêneos e estágio-de-desenvolvimento específicos.

Estudos recentes têm revelado que a maior parte dos transcritos gerados em células humanas é composta por RNAs não-codificadores de proteínas (ncRNAs). Uma parte desses ncRNAs compreende a classe de RNAs curtos, que possuem menos que 200 nucleotídeos. Os micro-RNAs (miRNAs) fazem parte dessa classe e têm sido alvo de grande interesse, pois são preditos como possíveis reguladores de mais de 60% dos RNAs mensageiros (mRNAs) humanos. Outra classe dos ncRNAs é composta por ncRNAs longos (lncRNAs, com mais de 200 nucleotídeos), que são transcritos a partir de regiões intergênicas e intrônicas do genoma humano e possuem várias funções, muitas delas relacionadas ao controle da expressão de mRNAs. Recentemente, os lncRNAs têm sido caracterizados quanto à sua estrutura e função. No entanto, muito pouco se sabe sobre os mecanismos pelos quais os lncRNAs são regulados. Este trabalho teve como objetivo avaliar se lncRNAs são regulados por miRNAs em células humanas. Para tanto, identificamos lncRNAs ligados ao complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC) em células da linhagem HeLa, utilizando um método aqui desenvolvido de geração de bibliotecas de cDNA direcionadas para sequenciamento em larga escala na plataforma 454/Roche. Em paralelo, sequenciamos os miRNAs ligados ao RISC nestas mesmas células. Os resultados obtidos mostram que centenas de lncRNAs de diversas classes se ligam ao RISC em células HeLa, juntamente com milhares de mRNAs e várias centenas de miRNAs. Entre os miRNAs, encontramos 37 que são preditos como alvejando os lncRNAs detectados. Estes miRNAs constituem possíveis reguladores dos lncRNAs e, portanto, nosso trabalho estabelece um mapa experimental de interações diretas entre lncRNAs e miRNAs. Dentre os lncRNAs identificados ligados ao RISC neste trabalho, destaca-se o TUG1, lincRNA sabidamente envolvido na regulação de genes relacionados à apoptose e ao ciclo celular. Mostramos por ensaio de super-expressão de miRNAs e qPCR que TUG1 é regulado pelo miRNA-148b, um dos miRNAs por nós detectados que possui um sítio alvo altamente conservado em mamíferos localizado na extremidade 3\' de TUG1. Em conjunto, este trabalho contribui para o entendimento da regulação dos níveis de expressão de lncRNAs em células humanas e abre perspectivas para a modulação de miRNAs como estratégia de regulação dos níveis e das funções de lncRNAs. / Recent studies have revealed that the largest fraction of the transcripts generated in human cells is composed of non-protein coding RNAs (ncRNAs). A portion of these RNAs encompasses the class of short RNAs, which are less than 200 nucleotides in length. Micro-RNAs (miRNAs) are part of this class and are of great interest, as they are predicted to target over 60% of the human messenger RNAs (mRNAs). Another class of ncRNAs is composed of long ncRNAs (lncRNAs, longer than 200 nucleotides), which are transcribed from intergenic and intronic regions of the human genome and have several functions, many of them related to the control of the mRNA expression. Recently, the structure and function of lncRNAs have been characterized. However, little is known about the mechanisms involved in lncRNA regulation. This work aimed to evaluate whether lncRNAs are regulated by miRNAs in human cells. For this purpose, we identified lncRNAs bound to the RNA-induced silencing complex (RISC) in HeLa cells using a method developed here for the generation of strand-specific cDNA libraries for large scale RNA-sequencing in the 454/Roche plataform. In parallel, we sequenced the miRNAs bound to RISC in these cells. Our results show that hundreds of lncRNAs from diverse classes are bound to RISC in HeLa cells, along with thousands of mRNAs and several hundred miRNAs. Among the miRNAs we identified 37 that are predicted to target the detected lncRNAs. These miRNAs are possible regulators of the lncRNAs, and therefore our work establishes an experimental map of direct interactions between lncRNAs and miRNAs. The lncRNA TUG1, a lincRNA involved in the regulation of genes related to apoptosis and cell cycle, was identified among the lncRNAs bound to RISC. We showed by miRNA over-expression and qPCR that TUG-1 is regulated by the miRNA-148b, which is one of the miRNAs detected in our sequencings and has a binding site highly conserved in mammals located at the TUG1 3` end. Taken together, our results contribute to the understanding of the regulation of the lncRNA expression levels in human cells and open perspectives for the modulation of miRNAs as a strategy to regulate the levels and functions of lncRNAs.