The epigenome, comprised of the chromatin and the DNA methylome, sets up and maintains gene expression patterns. Disruption of the epigenome and its components is a hallmark of cancer, particularly global DNA hypomethylation. The existence of a bona fide DNA demethylase has long been disputed. This thesis focuses on studying methylated DNA-binding protein-2's (MBD2) role in DNA demethylation and cancer. / MBD2 was concurrently classified as a DNA demethylase and a transcriptional repressor. The effects of MBD2 overexpression and depletion in normal and cancerous cells on the methylome strongly supports MBD2's role in participating in the DNA demethylation reaction, as do demethylase assays with purified MBD2 and with nuclear extracts prepared from cells that are either over-producing or under-producing MBD2. / Global DNA hypomethylation is a hallmark of cancer. We therefore tested whether increased MBD2 expression could transform a normal cell into a cancerous cell. Over-production of MBD2 in normal cells, including primary human fibroblasts, results in highly invasive and migratory cancer cells with hypomethylated genomes. MBD2 depletion in several cancer cell lines blocks cellular transformation and results in silencing and methylation of MBD2 target genes. / MBD2's ability to transform cells led us to study whether MBD2 mediates transformation by well-characterized oncogenes such as the proto-oncogene RAS. MBD2 depletion from cells transformed by RAS resulted in an increase in global DNA methylation and a reduction of transformation. / Microarray gene expression analysis revealed novel targets of MBD2 and genes that had not yet been classified as oncogenic, such as the dual function cytokine Il-33. We show here that Il-33 signaling is capable of turning a normal cell to become invasive and that Il-33 can act as a chemo-attractant for normal cells to migrate. Furthermore, abrogation of the cytokine effect of Il-33 in cancer cell by using a recombinant decoy receptor as a pharmacological inhibitor results in an abrogation of the cell's transformed phenotype. / Taken together, the data presented in this thesis show that MBD2 is involved in the DNA demethylation reaction and that MBD2, through DNA demethylation and activation of pro-metastatic genes, can transform normal cells into highly metastatic cancer cells. This thesis supports investigating pharmacological inhibitors of DNA demethylation as anti-metastatic drugs. / L'épigénome, composé de la chromatine et ADN methylome, met en place et maintient les profils d'expression génique. Des perturbations de l'épigénome et de ses composantes est une caractéristique de cancer, particulièrement hypométhylation de l'ADN. L'existence d'un ADN demethylase a longtemps été contestée. Cette thèse vise à étudier le rôle de MBD2 dans la déméthylation de l'ADN et le cancer. / MBD2 a été classé séparément mais en même temps comme étant un demethylase ADN et un répresseur transcriptionnel. Les effets de la surexpression d'MBD2 et l'appauvrissement dans les cellules normales et cancéreuses sur le methylome appuie fermement le rôle MBD2 en tant que participation à l'activité de déméthylation de l'ADN comme le font des tests de demethylase sur MBD2 purifiée et sur des extraits nucléaires préparés à partir de cellules qui sont soit en situation de surproduction ou de sous-production MBD2. / L'hypométhylation global de l'ADN est une des caractéristiques du cancer. Nous avons donc testé si une élévation d'MBD2 pourrait transformer une cellule normale en cellule cancéreuse. La surproduction de MBD2 dans les cellules normales, y compris les fibroblastes humains primaires, donne comme résultats des cellules cancéreuses très envahissantes et migratrices dont les génomes sont hypo-méthylées. L'appauvrissement d'MBD2 dans plusieurs lignées cellulaires cancéreuses bloque la transformation cellulaire et à comme effet atténuer et de la méthylation de gènes cibles d'MBD2. / La capacité remarquable MBD2 à transformer des cellules nous a amené à étudier si MBD2 médiatise la transformation de certains oncogènes bien caractérisés tels que le proto-oncogène ras. Appauvrissement d'MBD2 dans des cellules transformées par RAS a entraîné une augmentation globale de la méthylation de l'ADN et une réduction globale de la transformation. / L'analyse Microarray de l'expression génique ont révélé de nouvelles cibles de MBD2 et des gènes qui n'avaient pas encore été classée comme oncogène, tels que la double fonction de cytokines IL-33. Nous montrons ici que la signalisation l'IL-33 est capable de transformer une cellule normale en cellule envahissante et que l'IL-33 peut agir comme un chimio-attractant en permettant à des cellules normales de migrer. En outre, le phénotype transformé induit par l'IL-33 peut être abrogé à l'aide d'un recombinant decoy receptor comme un inhibiteur pharmacologique. / Les données présentées dans cette thèse démontre que MBD2 est directement impliqué dans la réaction de déméthylation de l'ADN et que MBD2, par la déméthylation de l'ADN et l'activation de gènes pro-métastatiques, peut transformer des cellules normales en cellules cancéreuses hautement métastatique. Cette thèse soutient l'enquête inhibitrice pharmacologique de déméthylation de l'ADN en tant que médicaments anti-métastatique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.92225 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Andrews, Stephen |
| Contributors | Moshe Szyf (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Pharmacology & Therapeutics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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