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Le syndrome de Usher (USH) est une maladie transmise selon le mode autosomique récessif caractérisée par l’association d’une surdité congénitale (HL) et d’une rétinite pigmentaire (RP), et dans certains cas, d’une aréflexie vestibulaire. Une hétérogénéité clinique et génétique est reconnue. Environ 10 % des cas USH restent non résolus après analyse moléculaire exhaustive des différents gènes. Ces cas incluent les patients qui ne portent aucune mutation dans un des gènes USH connus ainsi que les patients porteurs d’une seule mutation dans un gène USH. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude des patients porteurs d’une seule mutation dans les gènes USH2A et PCDH15.Dans la première partie de la thèse, nous avons analysé une cohorte de patients avec un phénotype USH2A bien défini : 5 patients pour lesquels une seule mutation à l’état hétérozygote avait été identifiée dans le gène USH2A et un patient porteur d’un variant silencieux en trans d’une mutation non-sens.Pour les 5 patients, nous avons émis l’hypothèse que la seconde mutation, restant à être identifiée, pourrait se trouver dans des régions introniques profondes. Pour cela, nous avons développé une approche de séquençage à haut débit (NGS) de l’ADN pour identifier les variants introniques profonds dans le gène USH2A et évaluer leurs conséquences sur l’épissage. Comme preuve de concept et pour valider l’approche, y compris le pipeline bio-informatique et l’évaluation des outils de prédiction de l’épissage, nous avons analysé un patient porteur d’un pseudoexon (PE) connu dans le gène USH2A. Ensuite, les 5 patients ont été étudiés en utilisant le pipeline défini, ce qui a conduit à l’identification de 3 nouveaux variants introniques profonds chez 4 d’entre eux. Tous les variants ont été prédits comme pouvant avoir un impact sur l’épissage et aboutir à l’insertion de PE. Ces prédictions ont été validées par les essais minigènes. Grâce à cette étude, nous présentons une stratégie innovante pour identifier les mutations introniques profondes, lorsque l’analyse des transcrits n’est pas possible. Par ailleurs, le pipeline bio-informatique développé fonctionne indépendamment de la taille du gène analysé, ce qui permet l’application possible de cette approche à n’importe quel gène. Par ailleurs, un oligonucléotide antisens de type morpholino (AMO) a été évalué in vitro afin de rétablir l’altération d’épissage induite par une des mutations identifiées. Les résultats ont montré un taux d’exclusion élevé du transcrit aberrant et suggèrent une application possible en thérapie moléculaire. Nous avons ensuite effectué des études sur le variant USH2A c.1377T>A, un variant silencieux afin d’évaluer son effet sur l’épissage. L’analyse de l’ARN issu de cellules nasales du patient a montré que ce variant conduit au saut de l’exon 8 dans les transcrits USH2A. Ceci a été confirmé par un essai minigène. En outre, des études préliminaires ont été réalisées en utilisant des outils de prédictions et des essais minigènes pour évaluer l’implication des éléments cis-régulateurs dans le défaut d’épissage observé chez le patient. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons analysé une patiente USH1, pour laquelle une seule mutation avait été identifiée dans le gène PCDH15. Dans ce cas, nous avons combiné la culture des cellules épithéliales nasales avec l’analyse des transcrits PCDH15. Celle-ci a été réalisée par séquençage de cinq RT-PCR chevauchantes. Grâce à cette analyse, nous avons réussi à délimiter une région d’intérêt dans le transcrit, dont l’amplification a échoué exclusivement pour l’allèle porteur de la mutation non identifiée. D’autres analyses ont été effectuées dans la région génomique correspondante par capture ciblée couplée au séquençage NGS et LongRange PCR suivi de séquençage Sanger. Cependant, aucun variant candidat n’a été identifié à ce jour. Nous suggérons l’implication de mécanismes moléculaires complexes qui restent à être caractérisés. / Usher syndrome (USH) is an autosomal recessive disorder characterized by the association of sensorineural hearing loss (HL) and retinitis pigmentosa (RP), and in some cases, vestibular areflexia. Clinical and genetic heterogeneity are recognised. Indeed, three clinical types can be caused by mutations in one of the 10 known genes and USH2A represents the most frequently involved gene.Approximately 10 % of the USH cases remain genetically unsolved after extensive molecular analysis of the different genes, which includes sequencing of the exons and their intronic boundaries, combined to large rearrangements screening by array CGH. These unsolved cases include patients who do not carry any mutation in any of the known USH genes and patients who carry a single USH mutation. During this thesis we focalised on the study of patients carrying a single mutation in USH2A and PCDH15 gene.First, we have analysed a cohort of well-defined USH2A patients: five patients, for whom a single USH2A heterozygous mutation had been identified and one patient carrying a silent variant in trans to a nonsense mutation. For the 5 patients, we supposed that the second mutation remaining to be found could be localised deep in the introns. Indeed, a deep intronic mutation resulting in the inclusion of a pseudoexon (PE 40) in USH2A transcripts had been identified, following RNA analysis from nasal cells. Unfortunately, analysing USH2A transcripts still represent a challenging approach in a diagnostic settings and it is not always possible. To circumvent this issue, we have developed a DNA-Next Generation Sequencing (NGS) approach to identify deep intronic variants in USH2A and evaluate their consequences on splicing. As a proof of concept and to validate this approach, including the bioinformatics pipeline and the assessment of splicing predictor tools, the patient carrying the PE 40 was analysed at first. Then, the 5 patients were studied using the defined pipeline, which led to the identification of 3 distinct novel deep intronic variants in 4 of them. All were predicted to affect splicing and resulted in the insertion of PEs, as shown by minigene assays. Through this study, we present a new and attractive strategy to identify deep intronic mutations, when RNA analyses are not possible. In addition, the bioinformatics pipeline developed is independent of the gene size, implying the possible application of this approach to any disease-linked gene. Moreover, an antisense morpholino oligonucleotide (AMO) tested in vitro for its ability to restore the splicing alterations caused by one of the identified mutation provided high inhibition rates. These results are indicative of a potential application for molecular therapy.In the second case, we have performed studies on the USH2A c.1377T>A silent variant to investigate its effect on splicing. Analysis of RNA from nasal cells of patients showed that this variant led to the skipping of exon 8 in USH2A transcripts. This was confirmed by minigene assay. Moreover, preliminary studies have been performed using prediction tools and minigene assays to assess the involvement of cis-acting elements in causing the aberrant splicing.In the second part of the thesis, we have analysed an USH1 patient, for whom only one mutation had been identified in the PCDH15 gene. In this case, we combined nasal epithelial cells culture with the analysis of the PCDH15 transcripts. This was performed by sequencing five overlapping RT-PCRs. Through this analysis, we were able to delimit a region within the transcript, which failed to be amplified exclusively in the allele carrying the unidentified mutation. Further analyses have been performed in the corresponding genomic region by NGS-target capture and LongRange PCR associated with Sanger sequencing. However, no evident mutation has been identified so far. Therefore, we suggest the involvement of complex molecular mechanisms that remain to be characterised.

Estudos recentes têm revelado que uma fração significativa do transcriptoma de eucariotos é composta por RNAs não codificadores longos (lncRNAs). Este trabalho investigou o padrão de expressão de um conjunto de lncRNAs originados a partir de regiões intrônicas de genes codificadores de proteínas em três linhagens celulares tumorais humanas utilizando microarranjos de DNA customizados. Realizamos uma série de análises in silico com a perspectiva de identificar propriedades globais desses transcritos, tais como a abundância relativa em diferentes tecidos, características evolutivas, estruturais e regulatórias, além de possíveis funções celulares. Avaliamos também a contribuição da metilação do DNA, um mecanismo de silenciamento epigenético da expressão de genes codificadores de proteínas, na regulação da expressão de lncRNAs intrônicos. Observamos que uma fração dos lncRNAs intrônicos detectados nas linhagens estudadas são conservados evolutivamente, tem padrão de expressão tecido específico, e está enriquecida em elementos regulatórios na sua extremidade 5\'. Foram identificados subconjuntos de lncRNAs intrônicos possivelmente atuando sobre genes associados a vias regulatórias importantes para o controle do desenvolvimento de organismos e ciclo celular. Comparativamente a mRNAs, uma menor proporção de lncRNAs intrônicos possui ilhas CpGs (CGIs) na vizinhança de seu início de transcrição. Apesar disso, observamos que um subconjunto desses transcritos teve sua expressão sensível ao tratamento com o agente desmetilante de DNA 5-AZA, demonstrando que lncRNAs intrônicos transcritos podem estar sujeitos a regulação transcricional mediada por metilação do DNA. Dentre os lncRNAs intrônicos regulados por metilação do DNA, destaca-se o lncRNA AS-APP, cuja expressão aumentou em 25 a 80 vezes nas linhagens celulares DU-145 e HEK293, respectivamente, após tratamento com 5-AZA. Este lncRNA possui uma CGI metilada e um promotor ativo a cerca de 4 kb de distância do seu início de transcrição conhecido. O aumento da transcrição do lncRNA AS-APP após desmetilação do DNA correlacionou-se a uma diminuição significativa dos níveis de expressão do mRNA do gene APP. Este resultado sugere uma possível ação regulatória em cis do lncRNA AS-APP no locus APP, um importante gene envolvido na doença de Alzheimer e com expressão associada ao prognóstico de alguns tipos de câncer. Os resultados obtidos neste trabalho reforçam a ideia de que lncRNAs intrônicos constituem unidades transcricionais independentes que se encontram sobre controle regulatório nos diferentes tipos celulares. Foi gerado também um catálogo de lncRNAs intrônicos regulados por metilação que permitirá a seleção de candidatos com maior potencial de relevância funcional para caracterização detalhada. / Recent studies have revealed that a significant fraction of the eukaryotic transcriptome is composed of long noncoding RNAs (lncRNAs). This work investigated the expression pattern in three human tumor cell lines of a set of lncRNAs originated from intronic regions of protein coding RNAs, using custom DNA oligoarrays. In silico analyses were performed to identify global properties of these transcripts such as relative abundance in different human tissues, regulatory, evolutionary and structural aspects, as well as their possible cellular functions. In addition, we evaluated the contribution of DNA methylation, an important epigenetic mechanism that control the expression of protein coding genes, in the regulation of intronic lncRNAs expression. We found that a fraction of the intronic lncRNAs detected in the cell lines are evolutionarily conserved, show a tissue specific expression pattern, and is enriched in regulatory elements at their 5\' end region. Subsets of intronic lncRNAs possibly acting on genes associated to important regulatory pathways controlling organism development and cell cycle were identified. A smaller proportion of intronic lncRNAs relative to mRNAs displayed CpG islands (CGI) in the vicinity of the transcription start site. Notwithstanding, we observed that a subset of these transcripts responded to treatment with the DNA demethylation agent 5-AZA, demonstrating that intronic lncRNAs may be under transcriptional regulation mediated by DNA methylation. Among intronic lncRNAs regulated by DNA demethylation, stands out AS-APP lncRNA, which was up regulated 25 to 80 times in DU-145 and HEK293 cell lines following 5-AZA treatment, respectively,. This lncRNAs has a methylated CGI and an active promoter at 4-kb upstream from its known transcription start site. Increased AS-APP lncRNA transcription following DNA demethylation correlated with a significant decrease of APP gene messenger RNA levels. This finding suggests a possible cis-regulatory action of the lncRNA AS-APP in the APP locus, an important gene involved in Alzheimer disease and whose expression is associated with prognosis of different cancer types. The results obtained in this study reinforce the idea that intronic lncRNAs constitute independent transcriptional units under regulatory control in the different cell types. It was generated a catalog of intronic lncRNAs regulated by DNA methylation that will allow the selection of candidates with higher potential of functional relevance for detailed characterization

Estudos recentes têm revelado que uma fração significativa do transcriptoma de eucariotos é composta por RNAs não codificadores longos (lncRNAs). Este trabalho investigou o padrão de expressão de um conjunto de lncRNAs originados a partir de regiões intrônicas de genes codificadores de proteínas em três linhagens celulares tumorais humanas utilizando microarranjos de DNA customizados. Realizamos uma série de análises in silico com a perspectiva de identificar propriedades globais desses transcritos, tais como a abundância relativa em diferentes tecidos, características evolutivas, estruturais e regulatórias, além de possíveis funções celulares. Avaliamos também a contribuição da metilação do DNA, um mecanismo de silenciamento epigenético da expressão de genes codificadores de proteínas, na regulação da expressão de lncRNAs intrônicos. Observamos que uma fração dos lncRNAs intrônicos detectados nas linhagens estudadas são conservados evolutivamente, tem padrão de expressão tecido específico, e está enriquecida em elementos regulatórios na sua extremidade 5\'. Foram identificados subconjuntos de lncRNAs intrônicos possivelmente atuando sobre genes associados a vias regulatórias importantes para o controle do desenvolvimento de organismos e ciclo celular. Comparativamente a mRNAs, uma menor proporção de lncRNAs intrônicos possui ilhas CpGs (CGIs) na vizinhança de seu início de transcrição. Apesar disso, observamos que um subconjunto desses transcritos teve sua expressão sensível ao tratamento com o agente desmetilante de DNA 5-AZA, demonstrando que lncRNAs intrônicos transcritos podem estar sujeitos a regulação transcricional mediada por metilação do DNA. Dentre os lncRNAs intrônicos regulados por metilação do DNA, destaca-se o lncRNA AS-APP, cuja expressão aumentou em 25 a 80 vezes nas linhagens celulares DU-145 e HEK293, respectivamente, após tratamento com 5-AZA. Este lncRNA possui uma CGI metilada e um promotor ativo a cerca de 4 kb de distância do seu início de transcrição conhecido. O aumento da transcrição do lncRNA AS-APP após desmetilação do DNA correlacionou-se a uma diminuição significativa dos níveis de expressão do mRNA do gene APP. Este resultado sugere uma possível ação regulatória em cis do lncRNA AS-APP no locus APP, um importante gene envolvido na doença de Alzheimer e com expressão associada ao prognóstico de alguns tipos de câncer. Os resultados obtidos neste trabalho reforçam a ideia de que lncRNAs intrônicos constituem unidades transcricionais independentes que se encontram sobre controle regulatório nos diferentes tipos celulares. Foi gerado também um catálogo de lncRNAs intrônicos regulados por metilação que permitirá a seleção de candidatos com maior potencial de relevância funcional para caracterização detalhada. / Recent studies have revealed that a significant fraction of the eukaryotic transcriptome is composed of long noncoding RNAs (lncRNAs). This work investigated the expression pattern in three human tumor cell lines of a set of lncRNAs originated from intronic regions of protein coding RNAs, using custom DNA oligoarrays. In silico analyses were performed to identify global properties of these transcripts such as relative abundance in different human tissues, regulatory, evolutionary and structural aspects, as well as their possible cellular functions. In addition, we evaluated the contribution of DNA methylation, an important epigenetic mechanism that control the expression of protein coding genes, in the regulation of intronic lncRNAs expression. We found that a fraction of the intronic lncRNAs detected in the cell lines are evolutionarily conserved, show a tissue specific expression pattern, and is enriched in regulatory elements at their 5\' end region. Subsets of intronic lncRNAs possibly acting on genes associated to important regulatory pathways controlling organism development and cell cycle were identified. A smaller proportion of intronic lncRNAs relative to mRNAs displayed CpG islands (CGI) in the vicinity of the transcription start site. Notwithstanding, we observed that a subset of these transcripts responded to treatment with the DNA demethylation agent 5-AZA, demonstrating that intronic lncRNAs may be under transcriptional regulation mediated by DNA methylation. Among intronic lncRNAs regulated by DNA demethylation, stands out AS-APP lncRNA, which was up regulated 25 to 80 times in DU-145 and HEK293 cell lines following 5-AZA treatment, respectively,. This lncRNAs has a methylated CGI and an active promoter at 4-kb upstream from its known transcription start site. Increased AS-APP lncRNA transcription following DNA demethylation correlated with a significant decrease of APP gene messenger RNA levels. This finding suggests a possible cis-regulatory action of the lncRNA AS-APP in the APP locus, an important gene involved in Alzheimer disease and whose expression is associated with prognosis of different cancer types. The results obtained in this study reinforce the idea that intronic lncRNAs constitute independent transcriptional units under regulatory control in the different cell types. It was generated a catalog of intronic lncRNAs regulated by DNA methylation that will allow the selection of candidates with higher potential of functional relevance for detailed characterization

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 câncer de próstata é o quinto tipo mais comum de câncer no mundo e o mais comum em homens. Fatores clínicos e anatomopatológicos atualmente usados na clínica não são capazes de distinguir entre a doença indolente e a agressiva. Existe uma grande necessidade de novos marcadores de prognóstico, a fim de melhorar o gerenciamento clínico de pacientes de câncer de próstata. Além das anormalidades em genes codificadores de proteínas, alterações em RNAs não codificadores (ncRNAs) contribuem para a patogênese do câncer e, portanto, representam outra fonte potencial de biomarcadores de câncer de próstata. Entretanto, até o momento, poucos estudos de perfis de expressão de ncRNAs foram publicados. Este projeto teve como principal objetivo identificar perfis de expressão de genes codificadores e não codificadores de proteína correlacionados com recorrência de tumor de próstata, a fim de gerar um perfil prognóstico com potencial uso como biomarcadores e elucidar o possível papel de ncRNAs no desenvolvimento do câncer. Para isso, foram analisados os perfis de expressão de genes codificadores e não codificadores de proteína de um conjunto de 42 amostras de tecido tumoral de câncer de próstata de pacientes de amostras de pacientes submetidos à prostatectomia radical, com longo acompanhamento clínico (cinco anos) e conhecida evolução da doença Nós utilizamos microarranjos por nós desenhados e fabricados pela Agilent sob encomenda, interrogando aproximadamente 18.709 transcritos não codificadores longos (>500 nt), sem evidência de splicing, que mapeiam em regiões intrônicas dentro de 5.660 loci genômicos. Os dados de expressão foram extraídos de cada arranjo, normalizados entre todas as 42 amostras de pacientes. Usando uma estratégia de múltipla amostragem, foi identificado um perfil de expressão de mau prognóstico, contendo 51 transcritos intrônicos não codificadores de proteína. O perfil prognóstico de ncRNAs foi aplicado a um conjunto teste independente de 22 pacientes, classificando corretamente 82% das amostras. Uma análise de Kaplan-Meier dos pacientes do conjunto teste indicou que as curvas de sobrevida dos grupos de alto e baixo risco foram significativamente distintas (Log-rank test p = 0,0009; Hazard ratio = 23,4, 95% CI = 3,62 a 151,2), confirmando assim que este classificador é útil para identificar pacientes com alto risco de recorrência. Além disso, estas descobertas indicam um potencial papel destes RNAs intrônicos não codificadores na progressão do tumor de próstata e apontam para os RNAs intrônicos como potenciais novos marcadores de câncer / Prostate cancer is the fifth most common type of cancer in the world, and the most common in men. Clinical and anatomo-pathological factors currently used in clinic are not able to distinguish between the indolent and the aggressive disease. There is a major need of new prognostic makers in order to improve the clinical management of prostate cancer patients. Apart from abnormalities in protein-coding genes, changes in non-coding RNAs (ncRNAs) contribute to the pathogenesis of cancer and thus represent another potential source of prostate cancer biomarkers. However, few studies of expression profiles of ncRNAs have been published. This project aimed to identify expression profiles of protein-coding and non-coding genes correlated to prostate cancer biochemical recurrence. For this, we analyzed the expression profile of 42 prostate cancer samples from patients undergoing radical prostatectomy, with long follow-up (five years), and know disease outcome. We used a custom microarray designed by us and printed by Agilent, that probes 18,709 long (>500 nt) ncRNAs mapping to intronic regions within 5,660 genomic loci. The expression data were extracted from each array and normalized across all 42 samples. Using a multiple random sampling validation strategy, we identified an expression profile of poor prognosis, comprising 51 ncRNAs. The prognostic profile of ncRNAs was applied to an independent test set of 22 patients, correctly classifying 82% of the samples. A Kaplan-Meier analysis of the test set of patients indicated that the survival curves of high and low risk groups were significantly different (Log-rank test p = 0.0009, Hazard ratio = 23.4, 95% CI = 3.62 to 151.2) thus confirming that this classifier is useful for identifying patients at high risk of recurrence. Furthermore, these findings indicate a potential role of these intronic non-coding RNAs in the progression of prostate tumors and points to the intronic ncRNAs as potential new markers of cancer.

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 câncer de próstata é o quinto tipo mais comum de câncer no mundo e o mais comum em homens. Fatores clínicos e anatomopatológicos atualmente usados na clínica não são capazes de distinguir entre a doença indolente e a agressiva. Existe uma grande necessidade de novos marcadores de prognóstico, a fim de melhorar o gerenciamento clínico de pacientes de câncer de próstata. Além das anormalidades em genes codificadores de proteínas, alterações em RNAs não codificadores (ncRNAs) contribuem para a patogênese do câncer e, portanto, representam outra fonte potencial de biomarcadores de câncer de próstata. Entretanto, até o momento, poucos estudos de perfis de expressão de ncRNAs foram publicados. Este projeto teve como principal objetivo identificar perfis de expressão de genes codificadores e não codificadores de proteína correlacionados com recorrência de tumor de próstata, a fim de gerar um perfil prognóstico com potencial uso como biomarcadores e elucidar o possível papel de ncRNAs no desenvolvimento do câncer. Para isso, foram analisados os perfis de expressão de genes codificadores e não codificadores de proteína de um conjunto de 42 amostras de tecido tumoral de câncer de próstata de pacientes de amostras de pacientes submetidos à prostatectomia radical, com longo acompanhamento clínico (cinco anos) e conhecida evolução da doença Nós utilizamos microarranjos por nós desenhados e fabricados pela Agilent sob encomenda, interrogando aproximadamente 18.709 transcritos não codificadores longos (>500 nt), sem evidência de splicing, que mapeiam em regiões intrônicas dentro de 5.660 loci genômicos. Os dados de expressão foram extraídos de cada arranjo, normalizados entre todas as 42 amostras de pacientes. Usando uma estratégia de múltipla amostragem, foi identificado um perfil de expressão de mau prognóstico, contendo 51 transcritos intrônicos não codificadores de proteína. O perfil prognóstico de ncRNAs foi aplicado a um conjunto teste independente de 22 pacientes, classificando corretamente 82% das amostras. Uma análise de Kaplan-Meier dos pacientes do conjunto teste indicou que as curvas de sobrevida dos grupos de alto e baixo risco foram significativamente distintas (Log-rank test p = 0,0009; Hazard ratio = 23,4, 95% CI = 3,62 a 151,2), confirmando assim que este classificador é útil para identificar pacientes com alto risco de recorrência. Além disso, estas descobertas indicam um potencial papel destes RNAs intrônicos não codificadores na progressão do tumor de próstata e apontam para os RNAs intrônicos como potenciais novos marcadores de câncer / Prostate cancer is the fifth most common type of cancer in the world, and the most common in men. Clinical and anatomo-pathological factors currently used in clinic are not able to distinguish between the indolent and the aggressive disease. There is a major need of new prognostic makers in order to improve the clinical management of prostate cancer patients. Apart from abnormalities in protein-coding genes, changes in non-coding RNAs (ncRNAs) contribute to the pathogenesis of cancer and thus represent another potential source of prostate cancer biomarkers. However, few studies of expression profiles of ncRNAs have been published. This project aimed to identify expression profiles of protein-coding and non-coding genes correlated to prostate cancer biochemical recurrence. For this, we analyzed the expression profile of 42 prostate cancer samples from patients undergoing radical prostatectomy, with long follow-up (five years), and know disease outcome. We used a custom microarray designed by us and printed by Agilent, that probes 18,709 long (>500 nt) ncRNAs mapping to intronic regions within 5,660 genomic loci. The expression data were extracted from each array and normalized across all 42 samples. Using a multiple random sampling validation strategy, we identified an expression profile of poor prognosis, comprising 51 ncRNAs. The prognostic profile of ncRNAs was applied to an independent test set of 22 patients, correctly classifying 82% of the samples. A Kaplan-Meier analysis of the test set of patients indicated that the survival curves of high and low risk groups were significantly different (Log-rank test p = 0.0009, Hazard ratio = 23.4, 95% CI = 3.62 to 151.2) thus confirming that this classifier is useful for identifying patients at high risk of recurrence. Furthermore, these findings indicate a potential role of these intronic non-coding RNAs in the progression of prostate tumors and points to the intronic ncRNAs as potential new markers of cancer.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23378号 / 医博第4747号 / 新制||医||1052(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 武藤 学, 教授 上杉 志成, 教授 篠原 隆司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Trabalhos recentes indicam que a maior parte do transcriptoma de células de mamíferos é composto por RNAs não-codificadores de proteínas (ncRNAs). Nosso grupo tem identificado e caracterizado ncRNAs longos (>200 nt), sem splicing, expressos em regiões intrônicas de genes codificadores de proteína. Contudo, a biogênese, processamento e localização sub-celular desta classe de RNAs permanecem desconhecidos. Este trabalho teve como objetivos i) investigar a contribuição da RNA Polimerase II (RNAP II) na transcrição de ncRNAs intrônicos, ii) avaliar a meia-vida destes ncRNAs em relação a mRNAs, e iii) verificar a distribuição sub-celular de ncRNAs intrônicos. Os resultados obtidos indicaram que ncRNAs intrônicos são predominantemente transcritos pela RNAP II a partir de regiões promotoras funcionalmente semelhantes as que controlam a transcrição de mRNAs. Ensaios de estabilidade revelaram que, em média, ncRNAs intrônicos possuem meia-vida igual ou maior (3,4h a 4,2h) do que mRNAs (3,1h). A maior parte dos ncRNAs intrônicos possui estrutura cap 5\', sugerindo que sejam estabilizados para desempenhar papéis na biologia da célula que não dependam de um rápido turnover. A maior parte dos ncRNAs intrônicos é exportada para o citoplasma, indicando que devam exercer alguma função biológica neste compartimento. Em conjunto, este trabalho fornece informações novas a respeito da biogênese, estabilidade e localização sub-celular ncRNAs intrônicos expressos em células humanas, contribuindo para avançar o conhecimento sobre esta classe de transcritos celulares. / Recent studies have shown that most of the mammalian transcriptome is comprised of non-coding RNAs (lncRNAs). Our group has identified and characterized long (>200 nt), unspliced lncRNAs expressed in intronic regions of protein coding genes. However, the biogenesis, processing, stability and subcellular localization of members from this RNA class remain unknown. The aims of this work were i) to investigate the contribution of RNA Polymerase II (RNAP II) to the transcription of intronic, ii) to evaluate the half-life of these ncRNAs relative to mRNAs, and iii) determine their subcellular distribution. Our results indicate that intronic ncRNAs are predominantly transcribed by RNAP II from promoter regions functionally similar to those that control the transcription of mRNAs. Stability assays revealed that intronic ncRNAs have an average half-life equal or greater (3.4h to 4.2h) than mRNAs (3.1h). The majority of intronic ncRNAs have 5\' cap modification suggesting that these transcripts are stabilized, possibly to exert roles in the biology of the cell that does not depend on a rapid turnover. Although intronic ncRNAs do not encode proteins, most of these transcripts are transported to the cytoplasm which indicates that they may perform some biological function in this compartment. Altogether, this study reveals with novel information regarding the biogenesis, stability and subcellular localization of intronic ncRNAs expressed in human cells, thus contributing to advance the knowledge on this class of cellular transcripts.