Die Rolle der miR-101-3p als Tumorsuppressor in Bezug auf die genomische Integrität des malignen Melanoms

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Granting Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Issue Date
2024
Authors
Lämmerhirt, Lisa
Editor
Abstract

Das maligne Melanom ist nach wie vor die tödlichste Form von Hautkrebs mit einer sehr schlechten Prognose nach Bildung von Fernmetastasen. MicroRNAs (miRNAs) spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Progression des Melanoms durch die Regulierung von Onkogenen und Tumorsuppressorgenen. Wir definierten den Verlust der miR-101-3p-Expression in Melanomzellen im Vergleich zu normalen humanen epidermalen Melanozyten (NHEM) und Melanoblasten-verwandten Zellen (MBrC, engl.: melanoblast related cells) als ein frühes Ereignis in der Tumorentwicklung. Unsere Forschung zielt darauf ab, die tumorsuppressive Rolle der miR-101-3p und ihre Funktion in der Regulierung wichtiger zellulärer Prozesse zu verstehen. Die Re-Expression der miR-101-3p führte zu einer Hemmung der Proliferation, Beeinflussung des Zellzyklus, einer Zunahme der DNA-Schäden und einer Induktion der Apoptose. Wir identifizierten Lamin B1 (LMNB1) und dessen Rezeptor (LBR) als wichtige direkte bzw. indirekte Zielgene von miR-101-3p, die Kernprozesse wie die transkriptionelle Repression von Genen und die Heterochromatinstruktur beeinflussen. Veränderungen in den Kernstrukturen von Zellen werden bei verschiedenen Krankheiten, einschließlich Krebs, beobachtet. Sie führen zu Veränderungen der Kernaktivität, der strukturellen Dynamik und der zellulären Signaltransduktion. Ihre molekulare Charakterisierung könnte somit zu einem tieferen Verständnis und zur Entwicklung neuer Therapieansätze führen. Im Rahmen dieser Doktorarbeit analysierten wir die funktionellen Auswirkungen der Fehlregulation von LMNB1 und LBR. RNA-Sequenzierung und Genexpressionsanalysen nach Knockdown (KD) von LMNB1 bzw. LBR zeigten, dass sie an wichtigen zellulären Prozessen beteiligt sind, die zu Seneszenz und Chromatinveränderungen führen. Wir stellten fest, dass Melanomzellen beide Moleküle unabhängig voneinander benötigen, um Seneszenz zu verhindern. Die verminderte Expression von LMNB1 bzw. LBR in einem BRAFV600E-Melanozyten-Seneszenzmodell sowie in Etoposid-behandelten Melanomzellen deutete auf ihre Rolle als potenzielle Seneszenzmarker im Melanom hin. Unsere Ergebnisse legten nahe, dass LMNB1 und LBR einen Einfluss auf die Seneszenz haben und sich auf nukleare Vorgänge wie die Kondensation von Chromatin auswirken könnten, was für die Melanomentwicklung relevant ist. Diesbezüglich wurde auch die Rolle der miR-101-3p zunächst mit dem Fokus auf Seneszenz funktionell untersucht. Wir bestätigten, dass die langfristige Hemmung der miR-101-3p in normalen Melanozyten zu einem verzögerten Eintritt in die Seneszenz führt und die Zellen somit vor dem Altern schützt. In Melanomzellen induzierte die Re-Expression von miR-101-3p jedoch keine Seneszenz, sondern Apoptose. Mittels RNA-Sequenzierung und differenzieller Genexpressionsanalysen nach Re-Expression der miR-101-3p wurden unsere Ergebnisse und die Bedeutung des Verlusts der miR-101-3p für die Melanomprogression außerdem bestätigt. Unsere Resultate zeigten, dass die Re-Expression der miR-101-3p die genomische Instabilität erhöht, irreversiblen DNA-Schaden verursacht und die Apoptose auslöst. Die Daten sind somit hinweisgebend, dass der Verlust der miR-101-3p in Melanomen ein frühes Ereignis in der Melanomprogression ist. Dort beeinflusst er die genomische Integrität und trägt zur Aufrechterhaltung des erhöhten bioenergetischen Bedarfs bei. Der Zusammenhang der funktionellen Analysen wird in Abbildung 1 veranschaulicht dargestellt. In dieser Doktorarbeit konnte somit der Verlust der miR-101-3p als wichtiger Prozess für die Melanomentstehung, sowie der weiteren Tumorprogression herausgearbeitet werden.

DOI
URN
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