Orientador: Carmen Veríssima Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_SarahAzoubel_M.pdf: 2437444 bytes, checksum: 4bc2e0c3075b4a6b06b01dee15a3fb45 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A resistência à quimioterápicos é um dos principais obstáculos para a terapia do câncer. Na leucemia mielóide crônica (CML) o tratamento é frequentemente ineficiente devido à aquisição de resistência aos quimioterápicos utilizados. Dessa forma, o estudo comparativo de linhagens celulares de CML resistentes e susceptíveis a drogas é de extrema importância para o entendimento dos mecanismos moleculares da resistência e para a evolução de novos protocolos terapêuticos. Um número cada vez maior de evidências indica que os microRNAs apresentam importante papel no processo de carcinogênese e na agressividade tumoral. Nesse trabalho o principal objetivo é melhor esclarecer o papel da maquinaria de processamento de microRNAs no fénotipo MDR (multi-drug resistance), utilizando principalmente as linhagens de CML K562 (susceptível) e Lucena (fenótipo MDR). Nossos resultados revelaram que as células Lucena apresentam altos níveis da endonuclease Dicer e que os microRNAs let-7a e miR-145 são intensamente regulados em relação à K562. Além disso, a linhagem Lucena se tornou mais sensível ao quimioterápico vincristina após o silenciamento de Dicer. Experimentos com outras linhagens celulares mostraram que a resistência frente à cisplatina e doxorrubicina possui correlação significativa com os níveis de Dicer. A identificação de ligantes dessa endonuclease nas linhagens de CML ressalta a possibilidade desta enzima estar cumprindo novos papéis no fenótipo MDR. Entre os ligantes exclusivos da linhagem resistente, estão proteínas envolvidas na promoção de defesa anti-oxidante, proliferação celular e metabolismo de lipídios e hormônios esteróides. De acordo, dados de proteoma das duas linhagens enfatizam a importância do metabolismo lipídico para aquisição da resistência, bem como de um intenso remodelamento do citoesqueleto. Nossos dados reforçam o caráter complexo e multifatorial da resistência à múltiplas drogas, contribuindo para o entendimento do ação de miRNAs e de Dicer nesse processo / Abstract: Drug resistance is one of the main obstacles in cancer therapy. Frequently, the treatment of chronic myelogenous leukemia (CML) becomes inefficient due to the emergence of a resistant population of cancer cells. Therefore, comparative studies of resistant and non-resistant CML cell lines is extremely important to the understanding of molecular mechanisms involved in the acquisition of resistance and also to the evolution of new therapeutic protocols. A growing number of evidence supports an important role for microRNAs in carcinogenesis and tumoral aggressiveness. This study aims to better understand the role of microRNAs and their biosynthetic pathway in the phenotype of multi-drug resistance (MDR) of CML cells. To this purpose we worked with the leukemic cell lines K562 (non-resistant) and Lucena (MDR phenotype). The results obtained revealed that Lucena expresses high levels of Dicer endonuclease and intensely regulates microRNAs let-7a and miR-145 when compared to K562. Also, Dicer silencing in MDR cells enhanced sensitivity to the chemotherapic drug vincristine. Experiments with different cells lines showed that resistance to cisplatin and doxorubicin are correlated to Dicer expression levels. In CML cell lines, the identification of Dicer ligands points to the possibility of alternative roles for this endonuclease in the MDR phenotype. Among the newly found interactors in the resistant cell line are proteins involved in antioxidant defense, proliferation and metabolism of fatty acids and steroids. Accordingly, proteome data from K562 and Lucena cells emphasizes the importance of lipid metabolism and structural remodeling to the resistant phenotype. Overall, our data contributes to the understanding of the role played by microRNAs and Dicer in the complex and multifactorial MDR phenotype / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

MicroRNAs (miRNAs) são RNA de fita simples (22 nucleotídeos) que atuam como reguladores da expressão gênica celular. Estudos recentes têm demonstrado o papel dos miRNAs como moduladores da resposta celular frente às infecções virais. O vírus linfotrópico de células T humanas do tipo 1 (HTLV-1) é um retrovírus que apresenta genes estruturais comuns aos demais, além dos genes tax e rex, os quais dão origem às proteínas regulatórias. Entre elas, destaca-se a oncoproteína Tax, que é capaz de modular a expressão de genes celulares e virais, além de estar associada ao desencadeamento de patologias. Destacam-se duas manifestações clínicas associadas: a leucemia/linfoma de células T do adulto (ATLL) e a mielopatia associada ao HTLV/paraparesia espástica tropical (HAM/TSP). Fatores relacionados ao hospedeiro também estão correlacionados ao aparecimento das patologias. No intuito de estabelecer se miRNAs humanos podem influenciar em processos celulares que se encontram desregulados pela Tax (diferenciação, transdução de sinais, apoptose, proliferação celular e tumorigênese), o objetivo deste projeto foi analisar a expressão de miRNAs em células mononucleares de sangue periférico (PBMC) de indivíduos infectados HTLV-1. Para tanto, realizamos análises in silico para mapear alvos de miRNAs humanos no gene tax do HTLV-1. Foram utilizados dois algoritmos (miRanda e RNAhybrid), com os seguintes parâmetros: score de 120 na região da semente; energia livre de até -15 kcal/mol. Assim, selecionou-se os hsa-miRNAs:149a, 648, 221, 222, 142-5p, 26a, 29a, 374 e 125b. Adicionalmente, foi observado que as regiões do gene tax, onde se ligam os miRNAs selecionados, são extremamente conservadas entre os diferentes subtipos de HTLV-1. Após estas análises in silico, realizou-se a validação dos miRNAs eleitos. Para tanto, foram isolados PBMC de 21 amostras de indivíduos-controle (CT), 10 portadores assintomáticos do HTLV-1 (HAC) e 12 com HAM/TSP (HAM). Do total de células, 1x106 tiveram seu DNA genômico extraído para quantificação da carga proviral (CPV) pela metodologia de PCR quantitativo em tempo real (qRT-PCR); 1x106 foram criopreservadas para quantificação de Tax por citometria de fluxo; 1x 107células foram utilizadas na extração de RNA para validação dos miRNAs por qRT-PCR. A fase orgânica do Trizol® foi utilizada para extração de proteínas totais e posterior análise da expressão de Tax por Western blot. A CPV apresentou-se significativamente aumentada (p= 0,0046) no grupo HAM, quando utilizado teste de Mann-Whitney. A expressão de Tax apresentou correlação significativa (p=0,0128) com a CPV, pelo teste de Spearmann e auxiliou na caracterização dos pacientes. O nível de expressão dos miRNAs foi avaliado nos grupos: CT vs Pacientes e CT vs HAC vs HAM por testes não-paramétricos de Mann-Whitney e Kruskal-wallis, respectivamente. Os miRNAs se mostraram desregulados no grupo de pacientes quando comparado ao grupo CT. Dentre estes, o hsa-miR-125b encontra-se aumentado significativamente no grupo de pacientes em relação ao controle (p=0,0285). Utilizou-se o teste de correlação de Spearmann, para associar a expressão de Tax com os miRNAs, porém os resultados encontrados não foram significativos. Apesar de não estar correlacionado com expressão de Tax, o hsa-miR-125b é responsável pela regulação de diversas proteínas, como TNF-, uma proteína inflamatória hiper-expressa em portadores do HTLV-1. Deste modo, acreditamos que este miRNA estaria aumentado proporcionalmente na tentativa de inibir a tradução desta proteína. Os resultados deste projeto sugerem a importância de esclarecer como os miRNAs humanos podem regular a infecção pelo HTLV-1 e gerar informações para o desenvolvimento de estratégias que possam interferir com a replicação e patogênese viral. / MicroRNAs (miRNAs) are simple strand RNA (22 nucleotides), which are regulators of cellular gene expression. Recent studies have been showed miRNAs role as modulators of cellular responses, when viral infection occurs. The human T-cell lymphotropic virus type 1 (HTLV-1) is a retrovirus that presents the same regular structural genes compared to the other retrovirus, besides tax and rex genes, which encode regulatory proteins. In regard to this, Tax oncoprotein is a major determinant of viral persistence and pathogenesis. Two major diseases are related to this virus adult T cell leukemia (ATLL) and HTLV-I-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis (HAM/TSP). Host-related factors are also correlated with HAM/TSP development. To establish if human miRNAs could influence in the unregulated cellular process caused by Tax (differentiation, signal transduction, apoptosis, cellular proliferation and tumorigenesis), this study analyzed miRNA expression in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from HTLV-1 infected patients. For this purpose, we performed in silico analyses to find human miRNAs that could targeted HTLV-1 tax region. We performed two algorithms (miRanda e RNAhybrid) and we set up two distinct parameters: score more than 120 in the seed region and minimum free energy until -15 kcal/mol. So, we have selected these hsa-miRNAs:149a, 648, 221, 222, 142-5p, 26a, 29a, 374 e 125b. Besides this, we compared several HTLV-1 sub-types and we observed that regions, where miRNAs are regulating, are extremely conserved. After the in silico analysis, we validated miRNAs that we have been chosen. We isolated PBMC samples from 21 control-individuals (CT), 10 from asymptomatic carriers and 12 from HAM/TSP (HAM). After the procedure, genomic DNA were extracted from 1x106 cells, in order to quantify the proviral load (PL) performing quantitative Real-Time PCR (qRT-PCR). Tax was measured by flow cytometry and for this procedure, we used 1x106 criopreserved cells. Amount 1x 107cells were used to total RNA extraction that was used to miRNAs validation by qRT-PCR. The organic phase from Trizol® was employed to extract total proteins, which were used to analyze Tax expression by Western blot. The PL was significantly higher in HAM group than HAC (p= 0,0046), when Mann-Whitney statistical test was employed. The Tax expression was significantly correlated to PL (p=0,0128) by Spearmann test and this finding provided us a better characterization of the patients. The miRNAs expression was detected in the following groups: CT vs Patients and CT vs HAC vs HAM by non-parametrical tests Mann-Whitney and Kruskal-wallis, respectively. The miRNAs presented unregulated themselves in the patient group, when we compared to CT group. We observed that hsa-miR-125b expression are significantly higher in patients group than controls (p=0,0285). We have tried to associate miRNAs with Tax expression, employing Spearmann test, but this analysis did not show significant values. Despite this, hsa-miR-125b is responsible for regulating several proteins, such as TNF-, which is an inflammatory protein overexpressed in HTLV-1 carriers. In conclusion, we propose that this miRNA could be increased as a way to inhibit TNF- translation. These results suggest the importance in understanding how human miRNAs could regulated the HTLV-1 infection. In addition to this, they could generate data to be used as therapeutic strategies for the control of viral replication and pathogenic processes.

MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas que atuam principalmente como silenciadores pós-transcricionais, inibindo a tradução de RNAs mensageiros. Evidências crescentes revelam que tais moléculas desempenham papéis críticos em muitos processos biológicos importantes. Uma vez que não existem anotações de termos de miRNAs na Gene Ontology (GO), tampouco um banco de dados de referência com anotações funcionais dos mesmos, o cálculo da medida de similaridade entre miRNAs de forma direta não possui um padrão estabelecido. Por outro lado, a existência de bancos de dados de genes-alvo de miRNAs, como o TarBase, e bases de dados contendo informações sobre associações de miRNAs e doenças humanas, como o HMDD, nos permite inferir a similaridade funcional dos miRNAs indiretamente, por meio da análise de seus genes-alvo na GO ou entre suas doenças relacionadas na ontologia MeSH. Além disso, de acordo com a estrutura da ontologia de miRNAs OMIT, um miRNA também pode ser anotado com outras informações, tais como a sua natureza de atuação como oncogênico ou supressor de tumor, o organismo em que se encontra, o tipo de experimento em que foi encontrado, suas associações com doenças, genes-alvo, proteínas e eventos patológicos. Dessa forma, a similaridade entre miRNAs pode ser inferida com base na combinação de um conjunto de informações contidas nas respectivas anotações, de forma que possamos obter um aproveitamento de várias informações existentes, definindo assim um cálculo de similaridade funcional composta. Assim, neste trabalho, propomos a criação e aplicação de um método chamado CFSim, aplicado sobre a OMIT e que utiliza a ontologia de doenças, MeSH, e a ontologia de genes, GO, para calcular a similaridade entre dois miRNAs, juntamente com informações contidas em suas anotações. A validação de nosso método foi realizada por meio da comparação com a similaridade funcional inferida considerando diferentes famílias de miRNAs e os resultados obtidos mostraram que nosso método é eficiente, no sentido de que a similaridade entre miRNAs pertencentes à mesma família é maior que a similaridade entre miRNAs de famílias distintas. Ainda, em comparação com os métodos de similaridade funcional já existentes na literatura, o CFSim obteve melhores resultados. Adicionalmente, para tornarmos viável a utilização do método proposto, foi projetado e implementado um ambiente contendo a infraestrutura necessária para que pesquisadores possam incluir dados obtidos de novas descobertas e consultar as informações sobre um determinado miRNA, assim como calcular a similaridade entre dois miRNAs, baseada no método proposto. / MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNA that mainly negatively regulate gene expression by inhibiting translation of target RNAs. Increasing evidences show that such molecules play critical roles in many important biological processes. Since there are no terms of miRNAs annotations in Gene Ontology (GO), nor a database with microRNAs functional annotations, directly calculating the functional similarity between miRNAs does not have an estabilished pattern aproach. However, the existence of miRNAs target genes database, such as TarBase, and a miRNAs-disease associations database, such as HMDD, allow us to indirectly infer functional similarity of miRNAs through the analysis of their target genes in GO or between their related diseases in MeSH. Moreover, according to the structure of the ontology of miRNAs OMIT, a miRNA can also be annotated with other information, such as if it acts as an oncogene or a tumor suppressor, the organism that it belongs, the experiment in which it was found, its associations with diseases, target genes, proteins and pathological events. Thus, miRNAs similarity can be inferred based on the combination of a broad set of information contained in their annotations, indeed, we can use all available information defining the calculation of a composed functional similarity. In this study, we propose the creation and application of CFSim method applied to the OMIT using the diseases ontology, MeSH, and gene ontology, GO, to compute miRNAs similarity based on different information in their annotations. We validated our method by comparing with functional similarity inferred by miRNA families and the results showed that our method is efficient in sense that the functional similarity between miRNAs in the same family was greater compared to other miRNAs from distinct families. Furthermore, in comparison with existing methods of functional similarity in the literature until the present day, the CFSim showed better results. Finally, to make feasible the use of the proposed method, an environment was designed and implemented, containing the necessary infrastructure so that researchers can include data from new discoveries and see information about a particular miRNA, as well as calculate the similarity between two miRNAs, based in the proposed method.

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas presentes na maioria dos eucariotos. Esses RNAs regulam a expressão gênica em nível pós-transcricional através do silenciamento de mRNAs-alvo que possuem sítios complementares às suas sequências, atuando em praticamente todos os processos celulares. Embora a estrutura e função dos miRNAs estejam bem caracterizadas, aspectos relacionados à sua organização genômica, evolução e atuação em doenças são tópicos que apresentam enormes lacunas. Nesta tese, utilizamos abordagens computacionais para investigar estes temas em três trabalhos. No primeiro, processamos e integramos um vasto volume de dados publicamente disponíveis referentes aos miRNAs e genes codificadores de proteínas para cinco espécies de vertebrados. Com isso, construimos uma ferramenta web que permite a fácil inspeção da organização genômica dos miRNAs em regiões inter e intragênicas, o acesso a dados de expressão de miRNAs e de genes codificadores de proteínas (classificados em genes hospedeiros e não hospedeiros de miRNAs), além de outras informações pertinentes. Verificamos que a ferramenta tem sido amplamente utilizada pela comunidade científica e acreditamos que ela possa facilitar a geração de hipóteses associadas à regulação dos miRNAs, principalmente quando estão inseridos em genes hospedeiros. No segundo estudo, buscamos compreender como o contexto genômico e a origem evolutiva dos genes hospedeiros influenciam a expressão e evolução dos miRNAs humanos. Nossos achados mostraram que os miRNAs intragênicos surgem preferencialmente em genes antigos (origem anterior à divergência de vertebrados). Observamos que os miRNAs inseridos em genes antigos têm maior abrangência de expressão do que os inseridos em genes novos. Surpreendentemente, miRNAs jovens localizados em genes antigos são expressos em um maior número de tecidos do que os intergênicos de mesma idade, sugerindo uma vantagem adaptativa inicial que pode estar relacionada com o controle da expressão dos genes hospedeiros, e como consequência, expondo-os a contextos celulares e conjuntos de alvos diversos. Na evolução a longo prazo, vimos que genes antigos conferem maior restrição nos padrões de expressão (menor divergência de expressão) para miRNAs intragênicos, quando comparados aos intergênicos. Também mostramos possíveis associações funcionais relacionadas ao contexto genômico, tais como o enriquecimento da expressão de miRNAs intergênicos em testículo e dos intragênicos em tecidos neurais. Propomos que o contexto genômico e a idade dos genes hospedeiros são fatores-chave para a evolução e expressão dos miRNAs. Por fim, buscamos estabelecer associações entre a expressão diferencial de miRNAs e a quimioresistência em câncer colorretal utilizando linhagens celulares sensíveis e resistentes às drogas 5-Fluoruracil e Oxaliplatina. Dentre os miRNAs identificados, o miR-342 apresentou níveis elevados de expressão nas linhagens sensíveis à Oxaliplatina. Com base na análise dos alvos preditos, detectamos uma significativa associação de miR-342 com a apoptose. A superexpressão de miR-342 na linhagem resistente SW620 evidenciou alterações na expressão de genes da via apoptótica, notavelmente a diminuição da expressão do fator de crescimento PDGFB, um alvo predito possivelmente sujeito à regulação direta pelo miR-342. / MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs found in most eukaryotic species. These RNAs regulate gene expression at post-transcriptional level by silencing target mRNAs through base-pairing of complementary sequences, thus acting on virtually all cellular processes. Although the structure and function of miRNAs are well understood, several aspects related to their genomic organization, evolution and involvement with diseases are largely underexplored. In this thesis, we employed computational methods to investigate such issues in three different studies. In the first one, we have processed and integrated a large amount of public data related to miRNAs and coding genes for five vertebrate species. Then, we developed a webtool to allow the analysis of the miRNA genomic context in inter and intragenic regions, the access of miRNA and gene expression data (classified as host and non-host genes), as well as other relevant information. We noticed that the webtool has been largely used by the scientific community, and we believe that it can facilitate hypothesis generation related to miRNA regulation, especially when they are within host genes. In the following study, we sought to understand how the genomic context and the evolutionary origin of host genes can affect the expression and evolution of human miRNAs. Our findings showed that intragenic miRNAs are preferentially embedded within old host genes (originated before the split of vertebrates). We observed that miRNAs within old genes are more broadly expressed than those within young genes. Surprisingly, young miRNAs within old genes were expressed in more tissues than their intergenic counterparts, suggesting an initial adaptive advantage which might be related to their hosts expression control, and as a consequence, exposing them to a more diverse cellular contexts and target genes. In the long run, we found that old host genes lead to expression constraints (lower expression divergence) between species for intragenic miRNAs, in respect to intergenic ones. We also showed possible functional associations related to miRNA genomic context, such as the enrichment of young intergenic miRNAs in testis, while young intragenic miRNAs were enriched in neural tissues. Thus, we propose that the genomic context and the age of the host genes are key factors in shaping the expression and evolution of miRNAs. Finally, we sought to establish associations between differential expression of miRNAs and chemoresistance in colorectal cancer using resistant and sensitive cell lines to 5-Fluoruracil and Oxaliplatin. Among differentially expressed miRNAs, miR-342 was highly expressed in sensitive cell lines to Oxaliplatin. Based on target prediction analysis, miR-342 is likely associated with apoptosis. The induced overexpression of miR-342 in SW620, a cell line resistant to Oxaliplatin, changed the expression levels of genes linked to the apoptosis pathway, notably the downregulation of PDGFB growth factor, which is a predicted target possibly subjected to direct regulation by miR-342.

The risk of breast cancer transiently increases immediately following pregnancy. Hispanic women have one of the highest rates of postpartum breast cancers of all racial/ethnic minority groups in the US. The biology that underlies this risk window and the effect on the natural history of the disease is unknown. MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that have been shown to be dysregulated in breast cancer. In this study, we measured the miRNA expression of 56 tumors from a case series of multiparous Hispanic women and assessed the pattern of expression by time since last full-term pregnancy. A data-driven splitting analysis on the pattern of 355 miRNAs separated the case series into two groups: a) an early group representing women diagnosed with breast cancer ≤ 5.2 years postpartum (n=12), and b) a late group representing women diagnosed with breast cancer ≥ 5.3 years postpartum (n=44). We identified 15 miRNAs that are differentially expressed between the early and late postpartum groups; 60% of these miRNAs are encoded on the X chromosome. Ten miRNAs had a two-fold or higher difference in expression; miR-138, miR-660, miR-31, miR-135b, miR-17, miR-454, and miR-934 were overexpressed in the early versus the late group; while miR-892a, miR-199a-5p, and miR-542-5p were under expressed in the early versus the late postpartum group. The DNA methylation of three out of five tested miRNAs (miR-31, miR-135b, and miR-138) was lower in the early versus late postpartum group, and negatively correlated with miRNA expression. Taken together, the results of this study show that miRNAs are differentially expressed and differentially methylated between tumors of the early versus late postpartum, suggesting that potential differences in epigenetic dysfunction may be operative in postpartum breast cancers.

Cancer of the prostate (CaP) is the most common malignancy diagnosed in men in the Western society. During the last years, prostate specific antigen (PSA) has been used as a biomarker for CaP, although a high PSA value is not specific for CaP. Thus, there is an urgent need for new and improved diagnostic markers for CaP. In this thesis, the aim was to find a miRNA signature for diagnosis of CaP and to elucidate if differences in behavior between transition zone and peripheral zone tumors are reflected in miRNA expression. One of the major findings is anexpression signature based on nine miRNAs that with high accuracy (85%) could classify normal and malignant tissues from the transition zone of the prostate. The results furthermore show that the major differences in miRNA expression are found between normal and malignant tissues, rather than between the different zones. In addition, tumors arising in the peripheral zone have fewer changes in miRNA expression compared to tumors in the transition zone, indicating that the peripheral zone is more prone to tumor development compared to the transition zone of the prostate. A crucial step in pre-processing of expression data, in order to differentiate true biological changes, is the normalization step. Therefore, an additional aim of this thesis was to compare different normalization methods for qPCR array data in miRNA expression experiments. The results show that data-driven methods based on quantile normalization performs the best. The results also show that in smaller miRNA expression studies, only investigating a few miRNAs, RNU24 is the most suitable endogenous control gene for normalization. Taken together, the results in this thesis show the importance of miRNAs and the possibility of their future use as biomarkers in the field of prostate cancer.

L'arthrose tardive est la plus répandue des maladies ostéo-articulaires dont la prévalence augmente avec l'âge. Dans le cartilage arthrosique, des changements spécifiques des chondrocytes s'opèrent. Ils présentent une diminution de leur propriété de synthèse de la matrice extracellulaire, une diminution de leur réponse aux facteurs de croissance anabolisants et une augmentation de la sénescence cellulaire. Elle est caractérisée par un arrêt irréversible du cycle cellulaire, une érosion des télomères, une activation de la voie de dommages à l'ADN (ATM/p53/p21), une activation de la voie p16INK4a/pRb, l'établissement d'un sécrétome associé à un phénotype sénescent/hypertrophique appelé SAPS. Le sujet de ma thèse porte sur l'identification de microARNs impliqués dans le vieillissement prématuré du chondrocyte. Les microARNs (miRs) sont des petits ARNs non codant endogènes qui contrôlent un certain nombre de fonctions biologiques comme la prolifération, la différenciation ou la sénescence. Deux études ont montré le rôle préventif des miRs dans l'induction de la sénescence et dans l'hypertrophie. Au cours de ma thèse, nous avons utilisé un modèle de chondrocytes arthrosiques en 3D traités à l'IL-1β afin de récapituler le phénotype sénescent observé dans la pathologie. Cela nous a permit d'identifier deux miRs réprimés en réponse à cette cytokine : miR-24 et miR-199a-5p. Nous montrons que la répression de miR-24 conduit à une induction de p16INK4a et MMP1 associé à un phénotype hypertrophique. De plus, nos données préliminaires montrent que le miR-199a-5p est potentiellement un régulateur négatif de l'hormone anti-vieillissement Klotho qui est retrouvée dérégulée dans notre modèle cellulaire / Osteoarthritis (OA) is an age-related disease whose prevalence increases with late life. In osteoarthritic cartilage, chondrocytes presents age-specific changes such as a decrease in synthesis properties, a decrease in their response to growth and anabolic factors and an increase of cellular senescence. Senescent chondrocytes are characterized by an irreversible cell cycle arrest, DNA damage response activation (ATM/p53/p21), p16INK4a/pRb signaling pathway activation and the establishment of SAPS triggering to hypertrophy. The aim of my PhD project consisting to identify microRNAs involved in chondrocyte premature aging. microRNAs are small endogenous RNAs controlling several biological processes such as proliferation, differentiation and senescence. Two studies show that microRNAs have a preventive role in senescence and hypertrophy. During my PhD, we perform a cellular model based on OA chondrocytes placed in 3D and treated with IL-1β. We identified two miRs: miR-24 and miR-199a-5p. Repression of miR-24 leads to the induction of p16INK4a and MMP1, associated with chondrocyte hypertrophy. Moreover, preliminary datas suggests that miR-199a-5p is a potential regulator of anti-aging hormone Klotho which is deregulated in our model.

Em bovinos, o desenvolvimento embrionário pré implantacional depende das funções do endométrio bovino que tem suas funções mediadas por uma complexa interação da ação e dos efeitos dos hormônios esteroides ovarianos E2 e P4. Estes hormônios regulam a expressão gênica e controlam o ambiente uterino modulando, entre outros, a expressão de microRNAs e a rede de citocinas relacionadas ao sistema imune. Os objetivos do presente trabalho foram abordados em dois capítulos, sendo (I) comparar os efeitos dos distintos ambientes endócrinos peri-ovulatórios sobre a expressão de microRNAs (II) e na modulação do sistema IL1/TLR no endométrio bovino nos dias 4 e 7 após a indução da ovulação. Para isso, controlou-se farmacologicamente o crescimento do folículo objetivando induzir a ovulação de folículos de maior diâmetro (grupo folículo grande-CL grande, FG-CLG) ou de menor diâmetro (grupo folículo pequeno-CL Pequeno, FP-CLP). Vinte e duas vacas multíparas nelore, foram pré-sincronizadas, metade destes animais foram destinados para o grupo FG-CLG e receberam uma dose de prostaglandina F2&#945; (PGF) e um dispositivo de progesterona, juntamente com benzoato de estradiol no D10. No momento da retirada dos dispositivos de progesterona (entre D1,75 e D2,5) todos os animas receberam uma dose de PGF. A ovulação foi induzida com acetato de buserelina (D0). O que diferiu entre os tratamentos foi que os animais do grupo FP-CLP não receberam uma dose de PGF no D10 e o momento da retirada dos dispositivos foi entre D1,25 e o D1,5. No capítulo I, o a expressão de microRNAs foi determinada por qPCR nos dias 4 e 7. Dos 90 microRNAs testados, 21 apresentaram se up-regulated e dois down-regulated no grupo FG-CLG (P<0.1) no D4. No D7, quatro microRNAs foram diferentemente expressos, sendo um up-regulated e três down-regulated no grupo FG-CLG (P<0.1) no D7. Para os microRNAs diferentemente expressos determinou-se mRNA-alvos preditos. Uma análise de ontologia demonstrou que os mRNAs-alvos apresentaram enriquecimento funcional na via dos receptores de hormônios esteroides, entre outras. No capítulo II, o sistema IL1/TLR foi avaliado quanto a abundância de transcriptos envolvidos neste sistema, do microRNA bta-mir-155 e das proteínas IL1&#946; e IL1R1. A abundância relativa de mRNA apresentou diferença (P<0.1) na abundância dos mRNAs de IL1R1, TAB1 e FOXP3, das proteínas IL1&#946; e IL1R1, sendo essas moléculas up-regulated no grupo FG-CLG. O microRNA bta-mir-155 foi down-regulated no grupo FG-CLG (P<0.1). Diante disto, pode-se concluir que o ambiente endócrino peri-ovulatório determina o perfil de expressão de microRNAs e modula o sistema IL1/TLR no endométrio bovino / In cattle, the pre implantation embryo development depends on the functions of the bovine endometrium that has its functions mediated by a complex interaction of action and the effects of ovarian steroid hormones E2 and P4. These hormones regulate gene expression and control the modulating uterine environment among others, the expression of microRNAs and the network of cytokines related to the immune system. The objectives of this study were discussed in two chapters, (I) to compare the effects of different peri-ovulatory endocrine environment on the expression of microRNAs (II) and modulation of the IL-1 system / TLR in bovine endometrium on days 4 and 7 after induction of ovulation. For this, it was controlled pharmacologically follicle growth aiming to induce ovulation of follicles larger diameter (great grand-CL follicle group, FG-CLG) or smaller in diameter (small-CL Small follicle group, FP-PLC). Twenty two nelore multiparous cows were pre-sync, half of these animals were used for the FG-NCG group and received a dose of F2á prostaglandin (PGF) and progesterone device along with oestradiol benzoate in D-10. Upon withdrawal of progesterone devices (between 1.75 and D-D-2,5) all animas received a dose of PGF. Ovulation was induced with buserelin acetate (D0). What differed between treatments was that animals FP-CLP group did not receive a dose of PGF in the D-10 and the time of removal of the devices was between D-1,25 and D-1.5. In Chapter I, the expression of microRNAs was determined by qPCR on 4 and 7. Of the 90 microRNAs tested, 21 showed was up-regulated and down-regulated in two FG-CLG group (P <0.1) in the D4. In D7 four microRNAs were differently expressed, one up-regulated and down-regulated in three FG-CLG group (P <0.1) at D7. For differently expressed microRNAs was determined predicted mRNA-target. An ontology analysis showed that the mRNA-targets had functional enrichment in via the steroid hormone receptors, among others. In Chapter II, the IL-1 / TLR system was evaluated as the abundance of transcripts involved in this system, the bta-mir-155 microRNA and IL1&#946; and IL1R1 proteins. The relative abundance of mRNA was different (P <0.1) in the abundance of mRNAs IL1R1, TAB1 and FOXP3, the IL1&#946; and IL1R1 proteins, and these up-regulated molecules in the FG-CLG group. The bta-mir-155 microRNA was down-regulated in the FG-CLG group (P <0.1). Given this, we can conclude that the peri-ovulatory endocrine milieu determines the profile of microRNA expression and modulates the IL1 / TLR system in bovine endometrium

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The most prevalent cardiovascular disorder are ischemic heart disease, stroke, cardiac insufficiency and arterial systemic hypertension. The risk stratification for patients submitted to cardiac surgery comprehends pre operatory risks, mainly. However, during intraoperative period several factors, including surgical technique, myocardial protection and cardiopulmonary bypass may interfere in post-operative results. Thus, intraoperative monitoring and early intervention may improve cardiac surgery outcomes. The increase of serum biomarkers levels indicates myocardial lesion and even necrosis in subjects submitted to cardiac surgery. The biomarker concentration may be related to an adverse outcome. Blood level measures of lactate can also be used as a marker to assess adequate tissue perfusion; providing the magnitude of anaerobic metabolism and tissue oxygenation deficiency. The microRNAs (miRNAs) are part of a non-coding endogenous class of RNAs that act as potent post-transcriptional regulators of gene expression. Moreover, miRNAs present characteristics that make them good biomarkers with high levels of sensibility and specificity allowing early detection of pathological states. In addition, they also change in accordance to the disease course and have a long half-life in the sample enabling an easy laboratory detection. This study identified the profile of cardiac biomarkers such as CK-MB, troponin I and lactate in 115 patients submitted to cardiac surgery and its correlation with the outcome. It was analyzed the expression of miRNAs 1, 133a and 499 expression in 24 individuals as well as the correlation between the biochemical and molecular biomarkers. A correlation of miRNA-1 with troponin I (r = 0.4893, P = 0.0025) and lactate (r = 0.5689, P = 0.0002) was found, which pointed to the first evidence that a miRNA is related to the state of hypoperfusion and tissue oxygenation, monitored by serum lactate. These data will allow the potential of these complex nucleotides to be explored in future studies for the diagnosis, monitoring and therapy of the most diverse pathologies and cardiac surgeries. / As doen?as cardiovasculares s?o prevalentes mundialmente e, no Brasil, s?o respons?veis pela principal causa de mortalidade, superando as neoplasias e as doen?as pulmonares. Elas s?o respons?veis por 34% das causas de morte, com dados semelhantes em toda a Am?rica. As doen?as cardiovasculares mais significativas s?o a cardiopatia isqu?mica, o acidente vascular encef?lico, a insufici?ncia card?aca e a hipertens?o arterial sist?mica. A estratifica??o de risco dos pacientes submetidos ? cirurgia card?aca abrange principalmente os fatores de risco pr?-operat?rios. Entretanto, durante o transoperat?rio, v?rios fatores, incluindo a t?cnica cir?rgica, a prote??o mioc?rdica e a pr?pria circula??o extracorp?rea podem modificar o destino do p?s-operat?rio. Portanto, a monitoriza??o transoperat?ria desses fatores e uma interven??o precoce podem melhorar os resultados na cirurgia card?aca. Em pacientes que s?o submetidos ? cirurgia card?aca, a eleva??o de biomarcadores s?ricos indica les?o e at? mesmo necrose mioc?rdica, sendo que a magnitude do aumento da concentra??o do biomarcador provavelmente esteja relacionada com um desfecho desfavor?vel. A medida dos n?veis sangu?neos de lactato tamb?m pode ser usada como um marcador para avaliar a adequada perfus?o tecidual, fornecendo uma indica??o da magnitude do metabolismo anaer?bico e da defici?ncia de oxigena??o tecidual. Os microRNAs (miRNAs) fazem parte de uma classe de RNAs end?genos, n?o codificadores de prote?nas, que atuam como potentes reguladores p?s-transcricionais da express?o g?nica. Al?m disso, os miRNAs apresentam caracter?sticas que os tornam bons biomarcadores, como alto grau de sensibilidade e especificidade, permitindo a detec??o precoce de estados patol?gicos, al?m de se alterarem de acordo o curso da doen?a e t?m uma longa meia-vida na amostra, sendo rapidamente detectados em laborat?rio. O presente estudo identificou o comportamento dos biomarcadores card?acos CK-MB, troponina I e lactato em 115 pacientes submetidos ? cirurgia card?aca e sua correla??o com os desfechos desfavor?veis. Em 24 desses pacientes foi analisada a express?o dos miRNAs 1, 133a e 499 e estabelecida a correla??o entre esses dois grupos de marcadores. Foi identificada correla??o do miRNA-1 com a troponina I (r=0,4893, P=0,0025) e com o lactato (r=0,5689, P=0,0002), que apontou para a primeira evid?ncia de que um miRNA se relaciona com o estado de hipoperfus?o e oxigena??o tecidual, monitorados pelo lactato s?rico. Esses dados permitir?o que se explore, em futuros estudos, o potencial desses complexos nucleot?deos para o diagn?stico, monitoramento e terapia das mais diversas patologias e cirurgias card?acas.

O objetivo desta tese é avaliar a expressão do miRNA-423-5p, em diferentes sítios, em modelo experimental de remodelamento cardíaco após insulto isquêmico em ratos. Os animais foram randomizados em grupos SHAM (cirurgia sem oclusão da artéria coronária descendente anterior esquerda) ou IAM (cirurgia com ligadura da artéria coronária descendente anterior esquerda) e acompanhados por 1, 7, 28 e 90 dias. Após o tempo de seguimento, os animais foram submetidos ao ecocardiograma e eutanasiados. Foi retirado sangue do plexo retroorbital, sangue venoso e arterial e coletado tecido do músculo gastrocnêmio e do ventrículo esquerdo separando as áreas remota (REM), infartada (INF) e peri-infartada (PERI). A partir da homogeneização dos tecidos, foi realizada a extração de miRNA e sua expressão quantificada pelo método de PCR em tempo real. Também foi mensurado os níveis plasmáticos do peptídeo natriurético cerebral (BNP). Os dados foram analisados pela teste de ANOVA de uma e duas vias e correlações através do programa estatístico SPSS 21.0. Quanto a caracterização do modelo utilizado, podemos verificar que a fração de ejeção do ventrículo esquerdo dos ratos IAM foram menores que os do grupo SHAM e os percentuais de área acinética foram iguais em todos os grupos IAM, como esperado. Também observamos que o miRNA-423-5p é expresso no coração, nos diferentes segmentos analisados, apresentando variação significativa nos tempos avaliados, correlacionado-se positivamente com o tamanho do infarto e negativamente com a fração de ejeção do ventrículo esquerdo. Diante deste cenário, nossos achados solidificam o conceito de que a expressão do miRNA-423-p se altera ao longo do tempo após insulto isquêmico e pode ter papel relevante no remodelamento cardíaco de origem isquêmica. / The objective of this project was to evaluate the expression of miRNA-423-5p in an experimental model of cardiac remodeling after ischemic injury in rats. Animals were randomized to SHAM group (surgery without occlusion of the left anterior descending coronary artery) or acute myocardial infaction (AMI) group (surgery with ligation of the left anterior descending coronary artery) and followed for 1, 7, 28 and 90 days. After the follow-up period, the animals were submitted to echocardiography and euthanized. Blood from the retroorbital plexus, venous and arterial blood was collected; and gastrocnemius and left ventricle tissue was collected, separating the remote (REM), infarcted (INF) and peri-infarcted (PERI) areas. From the homogenization of tissues, miRNA was extracted and its expression quantified by real-time PCR. Plasma levels of brain natriuretic peptide (BNP) were also measured by ELISA. Data were analyzed by one-way and two-way ANOVA and coefficient correlations were calculated using the statistical package SPSS 21.0. Regarding the experimental model, we could verify that the left ventricular ejection fraction of the AMI rats were reduced compared to the SHAM group and the percentages of akinetic area were the same in all AMI groups, as expected. We also observed that miRNA-423-5p is expressed in the heart in the different segments analyzed, showing significant variation in the different periodos that were evaluated, is positively correlated with infarct size and negatively with left ventricular ejection fraction. In this scenario, our findings solidify the concept that miRNA-423-p expression changes over time after an ischemic insult and may play a relevant role in the cardiac remodeling of ischemic origin.