Orientador: Debora Aparecida Pires de Campos Zuccari / Banca: Dorotéia Rossi Souza / Banca: Flavia Cristina Rodrigues Lisoni / Banca: Marília de Freitas Calmon / Banca: Wilson Araújo da Silva Filho / Resumo: O câncer de mama apresenta altas taxas de incidência e também de mortalidade, sendo a neoplasia mais comum entre as mulheres. MicroRNAs (miRNAs) são pequenas moléculas de RNAs não codificantes que desempenham papel fundamental na regulação gênica. Estudos recentes têm demonstrado que miRNAs estão diretamente envolvidos na iniciação e progressão de vários tipos tumorais, incluindo o câncer de mama. Diversos miRNAs têm sido descritos como promotores ou supressores tumorais, podendo estar associados ao crescimento do tumor e metástase. Atualmente, tem sido demonstrado que a administração exógena da melatonina, um hormônio naturalmente secretado pela glândula pineal, apresenta diversos efeitos oncostáticos em diferentes tipos tumorais. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o papel da melatonina em uma possível via metastática envolvendo a regulação de miRNAs em células da linhagem de câncer de mama metastática e triplo-negativa MDA-MB-231. Inicialmente, a expressão de 384 miRNAs foi avaliada utilizando placas "Taqman Low-density Array" (TLDA). Para futuras validações, foram selecionados apenas miRNAs que apresentaram fold change >1,5 e <0,5. Os resultados demonstraram que a melatonina modulou a expressão de 17 miRNAs (11 superexpressos e 6 inibidos). Dentre os miRNAs modulados pela melatonina, miR-148b e miR-210 foram confirmados por qRT-PCR, selecionados e utilizados para investigações funcionais. As células MDAMB-231 foram então transfectadas para inibição... / Abstract: Breast cancer has high rates of incidence and mortality, and it is the most common cancer among women. MicroRNAs (miRNAs) are small molecules of non-coding mRNA that play a key role in gene regulation. Recent studies have shown that miRNAs are directly involved in the initiation and progression of various tumor types, including breast cancer. Several miRNAs have been described as promoters or suppressors of metastasis and may be associated with tumor growth and metastasis. Exogenous administration of melatonin, a hormone secreted by the pineal gland, has been shown several oncostatics effects on different types of cancers. Herein, we investigated if the antimetastatic effects of melatonin were coordinated by miRNAs involved in tumor progression. The expression of 384 miRNAs was measured using Taqman Low-density Array (TLDA) cards. Considering the cut-off we imposed (fold change >1.5 and (fold change >1.5 and<0.5) were evidenced the modulation of 17 miRNAs (11 up and 6 down). Among all miRNAs modulated, the selected miR-210 and miR-148b were further confirmed by qRT-PCR and tested for functional investigations. First, we engineered cells for miR-210 or miR-148b overexpression or depletion (stable or transient), then we evaluated the effect of melatonin on c-Myc protein expression and migration. Melatonin reduced c-Myc expression and migration in cell depleted or not for miR-148b. However no effect on c-Myc or migration was observed for cells depleted for miR-148b when ... / Doutor

No presente trabalho foram estudados aspectos relacionados ao sono, à qualidade de vida e achados de microRNA nos indivíduos com doença de Parkinson (DP). Foi realizada a tradução e validação da Escala de Sono na DP (PDSS) para uso no Brasil. A consistência interna foi avaliada pelo alfa de Cronbach apresentando valor igual a 0.82. Todos os itens da versão brasileira da PDSS (PDSS-BR) apresentaram correlação direta estatisticamente significativa com o escore total da escala. A confiabilidade teste-reteste do escore total apresentou valor de 0.94. A PDSS-BR apresentou correlação com o Indice de Qualidade de Sono de Pittsburg (PSQI) e com a Escala de Sonolência de Epworth (rs= 0.63 e rs= 0.32, respectivamente; p=0.001). Os achados psicométricos da PDSS-BR foram satisfatórios e semelhantes aos de estudos previamente desenvolvidos em outros países. Também foi avaliada a qualidade de vida dos pacientes com DP com o instrumento de Avaliação de Qualidade de Vida em Idosos da Organização Mundial da Saúde (WHOQOL-OLD). Foi constatado que indivíduos com maior gravidade da DP apresentaram pior escore total da WHOQOL-OLD (rs= –0.43; p≤0.001). Os pacientes com estágios mais avançados apresentam pior índice de qualidade de vida nas facetas de habilidade sensorial e de participação social em comparação com os pacientes em estágio mais leve. Na faceta de habilidade sensorial existe uma associação com o sono, avaliado pelas escalas PSQI e PDSS-BR (rp= 0.46 e rp=0.41, respectivamente; p<0.001). Em relação ao sono na DP também foi realizada análise da estrutura do sono baseado em exames de polissonografia (PSG), tendo sido estudadas duas medidas de microestrutura do sono: densidade dos fusos do sono (FS) e padrão alternante cíclico (PAC). Foi realizada quantificação automática dos FS no estágioN2 do sono não- REM (rapid eye movement) de cada indivíduo. Pacientes com DP sem tratamento (ntPD) apresentaram maior densidade de FS que os do grupo controle nas derivações parietais, central esquerda e frontal direita (p<0.05). Diferenças entre pacientes e controles foram constatadas aos analisar tanto fusos lentos (11-13Hz) quanto rápidos (frequência superior a 13 Hz). Na análise do PAC identificou-se aumento da porcentagem do subtipo A3 e redução na duração de todos os subtipos-A do PAC no grupo ntPD em relação aos controles. Não foi observada diferença estatisticamente significativa na densidade dos FS e no PAC na comparação entre os momentos anterior e posterior ao tratamento com levodopa. Ainda, visando maior compreensão da DP e identificação de instrumentos que possam ser utilizados como marcadores da doença, foi avaliada a expressão de microRNAs no sangue de pacientes com DP. Foi identificado que os microRNAs: miR-1, miR-16-2*, miR-22*, miR-26a2*, miR-29a and miR-30a apresentaram diferença nos níveis de expressão relativa no sangue dos pacientes com DP. A análise combinada dos níveis de expressão relativa de miR-1, miR-22* and miR-29 permitiu distinguir pacientes com DP, sem tratamento em estágios iniciais da manifestação motora da doença, de indivíduos saudáveis (p<0.05). Enquanto, a análise conjunta dos níveis de expressão de miR-16-2*, miR-26a2* e miR30a diferenciou pacientes tratados de não-tratados (p<0.05). Assim, o presente estudo identificou e disponibilizou diferentes medidas que podem colaborar na avaliação de pacientes com DP.

siRNAs são pequenos RNAs de interferência de cadeia dupla que podem silenciar a expressão de genes específicos pós-transcricionalmente. A despeito de suas importantes funções biológicas, poucos estudos vêm se dedicando a abordá-los sob a perspectiva atomística. Com relação às técnicas computacionais, existem ainda poucas informações sobre a confiabilidade das predições in silico realizadas com estas pequenas moléculas de RNA de fitadupla. Neste contexto, o presente trabalho compara os campos de força AMBER, CHARMM e GROMOS na descrição conformacional de siRNAs livres e complexados a proteína p19, através de simulações por dinâmica molecular. Destes, AMBER e CHARMM mantiveram a conformação molecular dos siRNAs similar à geometria cristalográfica, enquanto o GROMOS introduziu uma série de distorções, conforme descrito previamente para a molécula de DNA (RICCI ET AL., 2010). De forma geral, a complexação à p19 promoveu um aumento na rigidez dos siRNAs. Em contrapartida, os problemas apresentados pelo GROMOS foram extensos, incluindo abertura da dupla-hélice e perda do pareamento, possivelmente através de problemas nos ângulos torcionais descritores do esqueleto conformacional dos siRNAs. Assim, os dados obtidos apontam para AMBER e CHARMM como os principais campos de força para simulações de pequenos RNAs. Por outro lado, observamos potenciais pontos de partida para melhoria do GROMOS na descrição de ácidos nucleicos, o que permitiria simulações cobrindo escalas de tempo maiores em máquinas de custos menores. / The small interfering RNA (siRNA), which are small pieces of double-stranded RNA, can silence the expression of specific genes at the post-transcriptional level. While such molecules have an important biological function, only few studies have been dedicated to approach them under the atomistic perspective. Regarding the computational techniques, there is little information on the reliability of in silico predictions performed with these small double-strands RNA molecules. In this context, the current work intends to compare AMBER, CHARMM and GROMOS force fields on the conformational description of p19 protein complexed and uncomplexed siRNAs under molecular dynamics simulations. AMBER and CHARMM force fields behaved similarly to the crystallographic geometry, while GROMOS force field shows a series of distortions, as previously described in DNA simulations (RICCI ET AL., 2010). When complexed to p19, the dynamics of the siRNA demonstrated an increase in its rigidity. On the other hand, the problems presented on GROMOS force field were extensive, including opening of double strands, and loss of base pairing, possibly due to problems with backbone torsional angles of siRNAs. Thus, the obtained data points to AMBER and CHARMM as the main force fields for simulations of small RNAs. Moreover, we observed potential starting points for improving the GROMOS force field on the nucleic acids description, allowing simulations covering longer time scales at lower cost machines.

Submitted by Bruno Martinucci null (martinucci.bruno@ibb.unesp.br) on 2017-03-23T12:44:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 4223949 bytes, checksum: 231b0f2acac0e4ee8296d480b95afa5d (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-23T15:00:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 martinucci_b_me_bot.pdf: 4223949 bytes, checksum: 231b0f2acac0e4ee8296d480b95afa5d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T15:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 martinucci_b_me_bot.pdf: 4223949 bytes, checksum: 231b0f2acac0e4ee8296d480b95afa5d (MD5) Previous issue date: 2017-02-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O câncer de próstata (CaP) continua a ser uma das principais causas de morte entre os homens. Mesmo com suas altas taxas de mortalidade e incidência, pouco ainda se sabe sobre os aspectos moleculares desta doença. Entre os diversos fatores envolvidos na carcinogênese prostática, elementos da matriz extracelular (MEC) desempenham papel fundamental. Na próstata, a fibronectina (FN), proteína multimodular que tem sido relacionada ao desenvolvimento de múltiplos tipos de câncer, a migração e invasão celular, tem sua expressão restrita ao compartimento estromal. Contudo, no desenvolvimento tumoral, o padrão de expressão da FN é alterado, com secreção desregulada e falta de organização da matriz. Desta forma, para investigar o impacto da FN no CaP, as células neoplásicas LNCaP foram expostas somente à FN solúvel (25μg/mL) e em combinação com uma membrana basal. Nossos resultados demonstraram que quando a FN é o elemento predominante, as células tumorais desenvolvem um comportamento invasivo e resistência à apoptose. No entanto, na presença de uma membrana basal, a FN diminuiu o potencial maligno e metastático destas células, que neste novo ambiente exibiam perfil de expressão gênica mais semelhante às células RWPE-1, linhagem celular que ilustra as características do epitélio prostático normal. Consequentemente, sabendo que a relação entre as células tumorais e a MEC é regulada em múltiplos níveis, os microRNAs emergiram como importantes moléculas reguladoras. Portanto, também investigamos o impacto da FN na expressão de miRNAs em células LNCaP e PC-3. Nossos resultados mostraram que cinco miRNAs apresentavam expressão diferencial (miR-21, miR-29b, miR-125b, miR-221 e miR-222) após exposição à FN. Para uma análise mais profunda, analisamos a expressão regular de possíveis mRNAs alvos destes miRNAs em dados de RNAseq disponíveis, construímos redes de interação protéica baseadas no banco de dados STRING e realizamos as análises de enriquecimentos de via e de função gênica para avaliarmos de maneira mais abrangente os possíveis efeitos desta proteína. De maneira geral, nosso estudo mostrou que a FN pode estar envolvido na progressão do CaP através da modulação de vias de sinalização, como PI3K/AKT, resposta a drogas e hipóxia. Desta forma, acreditamos que nossos resultados fornecem a base para estudos futuros, abordando o papel da FN no crescimento tumoral, particularmente no contexto de evolução/progressão do câncer de um tumor primário sólido para um estado circulante transitório. / Prostate cancer (PCa) continues to be a leading cause of death among men. Even with its high mortality and incidence rates, little is known about the molecular aspects of this disease. Among the various factors involved in the carcinogenesis of the prostate, components of the extracellular matrix (ECM) play key roles. In the prostate, fibronectin (FN), a multimodular protein that has been linked to the development of multiple cancers and involved with cell migration and invasion, has its expression restricted to the stromal compartment. However, in tumor development, the pattern of expression of FN becomes altered, with deregulated secretion and a lack of matrix organization. Thus, in order to investigate the impact of FN on PCa, the neoplastic cells LNCaP were exposed only to soluble FN (25μg/mL) or in combination with a basement membrane. Our results demonstrated that when FN is the predominant element, tumor cells develop an invasive behavior and become resistant to apoptosis. However, in the presence of a basement membrane, FN decreases the malignant and metastatic potential of these cells, which in this new environment displayed a gene expression profile more similar to the RWPE- 1 cells, a cell line that illustrates the characteristics of the normal prostate epithelium. Consequently, knowing that the relationship between tumor cells and the ECM is regulated at multiple levels, microRNAs have emerged as important regulatory molecules. Therefore, we also investigated the impact of FN on the expression of miRNAs in LNCaP and PC-3 cells. Our results showed that five miRNAs exhibited differential expression (miR-21, miR-29b, miR- 125b, miR-221 and miR-222) after exposure to FN. For a more in-depth analysis, we analyzed the basal expression of mRNAs possibly targeted by these miRNAs in published RNAseq data, constructed protein interactions networks based on the STRING database, and performed pathway enrichment and gene function analyzes to evaluate more comprehensively the possible effects of this protein. Overall, our study showed that FN may be involved in the progression of PCa through the modulation of signaling pathways, such as PI3K/AKT, drug response and hypoxia. Thus, we believe that our results provide the basis for future studies addressing the role of FN in tumor development, particularly in the context of cancer progression from a solid primary tumor to a transient circulating state. / FAPESP: 2014/25702-0

Seca e ferrugem asiática da soja (FAS) são dois dentre os principais estresses abióticos e bióticos que afetam negativamente a produtividade da soja (Glycine max L. Merrill) no mundo inteiro. A base genética da tolerância à seca e da resistência à FAS não são bem conhecidas e esclarecer como ocorre a resposta a estes estresses em soja é ainda um desafio. Atualmente, sabe-se que as plantas adaptam-se a estes estresses por meio da regulação da expressão gênica em nível transcricional e pós-transcricional. Na via da regulação pós-transcricional, microRNAs (miRNAs) têm sido apontados como importantes reguladores em várias plantas sob estresse biótico e abiótico. Entretanto, em soja, não havia sido relatado qualquer miRNA responsivo a estas condições. Neste contexto, nosso objetivo foi identificar novos miRNAs em soja e, também, caracterizar o padrão de expressão de alguns destes miRNAs durante ambos os estresses, além de buscar detectar genes alvos para estes miRNAs. Deste modo, esta tese foi dividida em capítulos, os quais apresentam os diferentes trabalhos desenvolvidos durante o doutorado. No capítulo III estão relatados os resultados da primeira investigação sobre a adequação de miRNAs como genes normalizadores em plantas. A estabilidade da expressão dos miRNAs foi investigada em diferentes tecidos e genótipos de soja, bem como entre estresses biótico e abiótico. Ao final deste trabalho, foram mostradas evidências de que a estabilidade da expressão de miRNAs pode ser maior que a de genes codificadores de proteínas em análises de RT-qPCR. No capítulo IV está descrita a descoberta de novos miRNAs a partir de bibliotecas de deficiência hídrica e FAS em soja, pelo emprego de sequenciamento de alto desempenho (Solexa). Neste estudo, foram detectados 256 miRNAs. Análises de RT-qPCR foram realizadas para alguns dos novos miRNAs, observando-se alguns miRNAs diferencialmente expressos, indicando evidência molecular para um possível envolvimento de miRNAs em processos responsivos à deficiência hídrica e FAS. Para um dos miRNAs detectado, um novo alvo foi validado, correspondendo a um gene codificador de ascorbato oxidase e possivelmente relacionado com a infecção pelo fungo da ferrugem asiática em genótipo suscetível, dados estes apresentados no capítulo V. Esta tese contribui para o aumento de informações sobre miRNAs de plantas, bem como para o entendimento da regulação gênica em soja sob estresses de deficiência hídrica e FAS. / Drought and Asian Soybean Rust (ASR) are the major abiotic and biotic stresses that negatively affect soybean (Glycine max L. Merrill) productivity around the world. The genetic basis of drought tolerance and ASR resistance are not well understood, and clarification on how the response to these stresses occur in soybean is still a challenge. Currently, it is known that adaptation is achieved through the regulation of gene expression at the transcriptional and post-transcriptional levels. In the way of post-transcriptional regulation, microRNAs (miRNAs) have been found to act as key regulator factors in many other plants under biotic and abiotic stresses. However, in soybean there was no report of miRNAs responsive to these conditions. In this context, our goal was to identify new miRNAs in soybean, characterize some of the miRNA expression patterns during both stresses, and try to detect target genes for the miRNAs. In this way, this thesis was divided in chapters which present the different works that were developed during the PhD period. In chapter three, the suitability of miRNAs as housekeeping genes in plants was investigated. MiRNA expression stability was analysed in different soybean tissues and genotypes as well as after abiotic or biotic stress treatments. It was shown that miRNA expression stability can be higher than the expression stability of protein-coding genes by RT-qPCR analysis. In chapter four, new miRNAs were discovered from Solexa deep sequencing of soybeans submitted to water deficit and rust infection. From these analyses 256 miRNAs were detected. RT-qPCRs were performed for some of the new miRNAs and the identification of differentially expressed miRNAs was observed, provinding molecular evidence for the possible involvement of miRNAs in the process of water deficit- and rust-stress responses. For one of the new miRNAs detected by Solexa sequencing, a new target was validated, which is a gene encoding ascorbate oxidase and that seems to be related with soybean rust infection in the genotype susceptible to the fungus (results were presented in chapter five). The present thesis contributes to improve the information about miRNAs in plantas, as well as to the understanding of soybean gene regulation under water deficit and ASR stresses.

Orientador: Valéria Marçal Félix de Lima / Resumo: A leishmaniose visceral canina (LV) no Brasil representa um grave problema de saúde pública. Na LV a supressão imune celular é determinante da progressão da doença. Estudos mostraram que a regulação da resposta imune depende de miRNAs. O objetivo deste estudo foi a caracterização dos miRNAs em leucócitos esplênicos (LE) de cães naturalmente infectados por L. infantum. Este estudo foi realizado em Araçatuba, região endêmica para LV canina (LVC). Um grupo de 4 cães saudáveis e 8 cães com LVC foi estudado. O RNA foi extraído do LE usando o Kit Mirvana (Invitrogen™) de acordo com as recomendações do fabricante. O RNA foi quantificado usando um fluorômetro (Qubit 3.0, Invitrogen™) o grau de pureza realizado por eletroforese capilar (Bioanalyser, Agilent ™), as amostras foram então armazenadas a -80°C. O miRNA foi preparado para o microarranjo usando o FlashTag Biotina HSR RNA Labeling Kit (Affymetrix ™). O microarranjo foi realizado usando o Affymetrix ™ miRNA 4.1 Strip de acordo com as recomendações do fabricante. A produção de cDNA foi realizada usando o kit miScript RT II (Qiagen™). Os miRNAs diferencialmente expressos foram validados por qPCR utilizando iniciadores para miRNAs de cães inventariados (Qiagen™) de acordo com recomendação do fabricante. Os miRNAs validados foram analisados no programa Ingenuity Pathway Analysis (IPA, Qiagen™). Após a análise das vias, os LE de cães infectados foram transfectados com miR21 usando miScript miRNA Mimics e Inhibitor (Qiagen™) de acord... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Canine visceral leishmaniasis (VL) in Brazil represents a serious public health problem. In VL cellular immune suppression is determinant of disease progression. Studies have shown that the regulation of the immune response depends on miRNAs. The objective of this study was the characterization of the miRNAs in spleen leukocytes (SL) from dogs naturally infected by L. infantum. This study was carried out in Araçatuba, an endemic region for canine LV (LVC). A group of 4 healthy dogs and 8 dogs with VL was studied. Total RNA was extracted from SL using Mirvana Kit (Invitrogen®) according to manufacturer’s recommendations Total RNA was quantified using a fluorometer (Qubit 3.0, Invitrogen®) the degree of purity performed by capillary electrophoresis (Bioanalyser, Agilent®), the samples were then stored at -80°C. Total RNA was prepared for the microarray using the FlashTag Biotin HSR RNA Labeling Kit (Affymetrix®). The microarray was performed using the Affymetrix ™ miRNA 4.1 Strip according to manufacturer’s recommendations. cDNA production was performed using the miScript RTII kit (Qiagen®). Differentially expressed miRNAs were validated by qPCR was performed using the inventoried dog miRNAs (Qiagen®) and SYBR Green (kit miScript SYBR Green PCR, Qiagen®), according to the manufacturer's recommendation. The validated miRNAs were analyzed in the program Ingenuity Pathway Analysis (Qiagen®). After analysis of the pathways, then the LS from infected dogs were transfected with miR21... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Erick da Cruz Castelli / Resumo: O complexo gênico de Antígenos Leucocitário Humanos (HLA) é a região mais variável do genoma humano. Os genes HLA de classe I são divididos em clássicos e não clássicos, a depender de suas funções primárias, níveis de expressão e polimorfismos. Assim, HLA-A, HLA-B e HLA-C são loci clássicos e estão associados à apresentação antigênica para células T citotóxicas, enquanto HLA-E, HLA-G e HLA-F são loci não clássicos e estão associados à imunomodulação e inibição de células T e NK. No entanto, o HLA-C também apresenta propriedades imunomodulatórias a partir da interação com o TCR de células T CD8 (ativação) e com receptores KIR de células NK (principalmente inibição). A maioria dos estudos sobre variabilidade dos genes HLA têm como foco suas regiões codificadoras e negligenciam regiões regulatórias – região promotora e região 3’não-traduzida (3’NT). Esta última apresenta um papel essencial na estabilidade do mRNA e no controle pós-transcricional mediado pela ligação de microRNAs (miRNA). Neste trabalho, nós avaliamos a estrutura e a variabilidade das regiões 3’NTs dos genes HLA-A, HLA-C e HLA-G por sequenciamento de nova geração além do padrão de ligação de miRNAs observado para cada gene. A região 3’NT dos genes HLA-A e HLA-C são altamente variáveis, enquanto a de HLA-G apresenta poucos pontos de variação. No entanto, os três genes apresentaram números similares de haplótipos de 3’NT frequentes. Vários miRNAs possuem potencial de regular HLA-A, HLA-C e HLA-G tanto de modo espec... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Human Leucocyte Antigen (HLA) gene complex is the most variable region of the human genome. The class I HLA genes are classified as classical or nonclassical depending on their primary function, expression levels and polymorphism rate. Thus, HLA-A, HLA-B, and HLA-C are classical loci, associated with antigen presentation to cytotoxic T cells, while HLA-E, HLA-G, and HLA-F are non-classical loci associated with immunomodulation inhibition of both T and NK cells. Nevertheless, HLA-C also presents immumodulatory features by interacting with TCR on CD8 T (activation) cells as well as KIR receptors on NK cells (mostly inhibition). Most studies on HLA variability focus on their coding sequences and neglects their regulatory sequences – promoter and 3’untranslated region (3’UTR). The last one plays a pivotal role on mRNA stability and post-transcriptional control by microRNA (miRNA) binding. Here we evaluated 3’UTR structure and variability for HLA-A, HLA-C, and HLA-G by using massively parallel sequencing in a Brazilian population sample. We also report the miRNA binding pattern observed for each locus. Both HLA-A and HLAC 3’UTR segments are highly variable, while HLA-G 3’UTR presents few variation sites. However, the three loci present a similar number of frequent 3’UTR haplotypes. Several miRNAs are potential regulators of HLA-A, HLA-C, and HLA-G on a specific manner as well as the three of them together. This fact may be associated with the fine regulation of HLA expression ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

microRNAs (miRNAs) are newly discovered small RNAs that repress gene expression and are evolving as clinical predictors for diagnosis and prognosis of human disease. Persistent hepatitis C virus (HCV) infection causes chronic inflammation and can lead to fibrosis, cirrhosis and liver cancer. HCV-associated liver injury is characterized by increased hepatocyte proliferation. Studies have demonstrated interactions between HCV and miRNAs. We investigated the role of miRNAs during HCV infection. We used global expression analysis to measure the expression levels of 380 miRNAs comparing HCV infected human livers with uninfected livers. We correlated the altered miRNA expression levels with clinical patient data, such as stage of fibrosis, liver transaminases, and viral load. We identified several miRNAs that correlated with these parameters, including miR-21. miR-21 correlated with stage of fibrosis, liver transaminases, and viral load. We used the mouse carbon tetrachloride model to induce fibrosis and identified correlations with miR-21 expression and stage of fibrosis. Furthermore, we identified, SMAD7, an inhibitor of fibrosis, as a novel target of miR-21 providing further evidence of miR-21's possible involvement in fibrosis development. In our patient samples, miR-21 expression also correlated with viral load. Establishing a further connection between miR-21 and HCV, we measured miR-21 expression levels in HCV replicons and infectious HCVcc tissue culture models. Altered expression of miR-21 varied depending on replicon genotype and tissue culture model preventing us from establishing a consistent relationship between miR-21 expression level and HCV infection. Interestingly, miR-21 inhibition in replicon cells resulted in decreased viral replication suggesting a possible miR-21 anti-viral effect. Hepatocyte replication is associated with chronic HCV-induced liver injury. To investigate whether miR-21 correlation with HCV and fibrosis was a consequence of hepatocyte proliferation caused by viral infection and fibrosis, we measured miR-21 expression during liver regeneration. miR-21 was up-regulated during the early proliferative phase of liver regeneration. We identified Pellino-1 (PELI1), an adapter molecule involved in Nuclear factor-ĸB (NF-κB) signaling, as a novel target of miR-21. During liver regeneration, PELI1 mRNA levels were reduced, consistent with miR-21 targeting. We also found miR-21 over-expression decreased the activity of a NF-κB reporter. These studies investigated the role of miR-21 during HCV viral infection, fibrosis, and liver regeneration. We found miR-21 correlates with fibrosis in both human patient samples infected with HCV and in a mouse carbon tetrachloride mouse model. miR-21 may be pro-fibrogenic by targeting SMAD7, an inhibitor of fibrosis. miR-21's correlation with HCV viral load may be an anti-viral response by the host, which was demonstrated by increased HCV replication upon inhibition of miR-21. Furthermore, miR-21 is associated with hepatocyte replication during liver regeneration and inhibits NF-κB signaling, possibly by targeting PELI1. These studies identified several new roles for miR-21 during HCV viral infection, fibrosis, and liver regeneration.

Unlike mammals, adult salamanders possess an intrinsic ability to regenerate complex organs and tissue types, making them an exciting and useful model to study tissue regeneration. The aims of this thesis are two fold, (1) to develop and characterize a reproducible cardiac regeneration model system in the newt, and (2) to decipher the cellular and molecular underpinnings involved in regeneration. In Paper I of this thesis we developed a novel and reproducible heart regeneration model system in the red-spotted newt and demonstrated for the first time the newt’s ability to regenerate functional myocardial muscle, following resection injury, without scarring. The observed findings coincide with an increase in several developmental cardiac transcription factors, wide-spread cellular proliferation of cardiomyocytes and non-cardiomyocyte populations in the ventricle and reverse-remodeling at later time points during regeneration. Of further interest was the identification of functionally active Islet1+ve and GATA4+ve cardiac precursor cells in regenerating areas. The observation of such cell types further compels the similarity between mammalian cardiac development and newt cardiac regeneration and justifies these animals as suitable model organisms for studying heart regeneration. In Paper II we wanted to decipher the molecular cues possibly driving cardiac regeneration in newts. Here we used qualitative and quantitative methods to delineate the function microRNAs (miRNAs) have in this process. One interesting candidate, miR-128, a known tumor suppressor miRNA and regulator of myogenesis, was found to have a regulatory role in controlling non-cardiomyocyte hyperplasia during newt cardiac regeneration. Of further interest was the discovery of a novel binding site of miR-128 in the 3’UTR of Islet1. We speculate that the natural increase in miR-128 expression levels during cardiac regeneration functions as a fine-tuning mechanism to control cellular proliferation of precursor cells. In Paper III of my thesis we sought to explore if a link exists between RNA editing, a wide-spread post-transcriptional process and regeneration. We observed that A-to-I editing enzymes (ADARs) are present in regenerating newt tissues and the localization of ADAR1 alternates between nuclear and cytoplasmic compartments during regeneration. This activity of ADAR1 during regeneration may be partly responsible for driving the cellular plasticity that is needed during multiple phases of tissue regeneration in the red-spotted newt. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 2: Manuscript.</p>

Helicobacter pylori is a gram-negative bacterium that infects half the world population and is the etiological cause of numerous gastric pathologies. H. pylori possess numerous mechanisms to promote its survival and modulate host immunity. We propose that H. pylori can modulate intercellular communication by manipulating the host exosome pathway. Exosomes are secreted nanovesicles that contain different proteins and microRNAs that can be transferred between cells to alter cell signaling and gene expression. We demonstrate that H. pylori infection increases host exosome secretion. Furthermore, infection can alter exosome composition as VacA, a bacterial virulence factor, can be exported in exosomes and Argonaute 5, a miRNA effector protein, is upregulated in exosomes during infection. Lastly, we show preliminary evidence that infection-modulated exosomes can modulate immune-regulatory signaling in dendritic cells by activating STAT3. Together, these studies elucidate a novel mechanism by which H. pylori can modulate the host environment and promote its continued survival.