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Epigenetic changes of p16, IL-6 and LINE-1 in buccal cells after exposure to particulate matter

Carina Fechner

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Alexander Haslberger

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DOI

10.25365/thesis.33861

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30439.47928.877661-5

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Umweltgifte können in der Promoterregion von Genen zu epigenetischen Veränderungen in der Methylierung sowie zu Kernanomalien führen, wie zum Beispiel Studien über Emissionen aus dem Straßenverkehr zeigen. Die Frage, wie verschiedene Substanzen aus der Umwelt wie Feinstaub die epigenetischen Prozesse auf zellulärer Ebene als auch in Bezug auf komplexe Krankheiten, insbesondere Krebs, beeinflussen, ist von steigendem Intersse. In dieser Studie wurden die Auswirkungen auf die DNA-Methylierung durch den beim Schweißen produzierten Rauch in Promoter CpGs untersucht. Folgende Gene wurden hierbei analysiert: IL-6, eines der am besten charakterisierten kanzerogenen Cytokine, das Tumor-Suppressor-Gen p16, sowie die in der DNA oft wiederkehrende LINE-1 Sequenz. Diese drei Gene spielen eine wichtige Rolle bei der Krebsentstehung und werden durch epigenetische Prozesse reguliert. In dieser Arbeit wurde die DNA von Schweißern aus Abstrichen der Mundschleimhaut entnommen und mit Hilfe von Bisulfitumwandlung sowie Pyrosequenzierung analysiert. Für IL-6 zeigte sich eine Methylierung zwischen 1 und 10 %. Dieser Messbereich konnte bereits in anderen Studien beobachtet werden und zeigt eine allgemeine Abnahme der IL-6-Promoter-Methylierung bei den Schweißern. Es konnte eine signifikante Abnahme der Methylierung in einem CpG beim Vergleich der Schweißer mit der Kontrollgruppe beobachtet werden, was mit einer erhöhten Entzündungsreaktion in den Mundschleimhautzellen korrelieren könnte. Die durchschnittliche Methylierung für p16 fand sich im Bereich von 10 %. CpG 1 und 2 der Schweißer zeigten eine erhöhte Methylierung, wie bereits in anderen Studien beobachtet. Da p16 eine Schlüsselrolle bei der Regulation des Zellzyklus einnimmt, führt eine Hypermethylierung der Promoter-Region in diesem Gen zu einer Stilllegung des Gens und ist demzufolge mit Tumorwachstum assoziiert. Die Werte von LINE-1 lagen in allen Gruppen im gleichen Bereich. Dies unterstützt die Rechtfertigung der Verwendung von LINE-1 als Marker für die globale DNA-Methylierung. Insbesondere die Hypermethylierung der Promoterregion von p16 könnte ein Biomarker für die Früherkennung bei Veränderungen des Zellwachstums sein, da diese frühzeitig in der Krebsentstehung auftritt. Diese Ergebnisse geben Hinweise, dass Änderungen in der DNA-Methylierung durch Umweltgifte verursacht werden können. Epigenetische Veränderungen sollten daher weiter untersucht werden, um die damit verbundenen Krankheiten frühzeitig erkennen zu können.

Abstract

(Englisch)

Environmental toxins such as from traffic pollution have been shown to change epigenetic methylation in the promoter region of genes and to induce nuclear anomalies. There is growing interest on how environmental substances, such as particulate matter, can influence epigenetic processes on cellular level and in regard to complex diseases, including cancer. The study investigated effects from welding fumes on epigenetic methylation in promoter CpGs of IL-6, one of the best-characterized pro-tumourigenic cytokines, in the tumour suppressor gene p16 and in the repetitive DNA sequences LINE-1. These three genes play an important role in carcinogenesis and are regulated by epigenetic processes. DNA of buccal cells of welders were analysed using DNA bisulfite conversion and pyrosequencing. For IL-6 a methylation rate between 1 and 10 % was measured, this range was already observed in other studies. Hereby a general decrease of methylation could be shown for welders in the IL-6 promoter. Comparing welders with the control group a significant decrease was observed in one of the CpGs. This may correlate with increased inflammatory responses in buccal cells. Average methylation for p16 was about 10 %. The CpG 1 and 2 of welders showed an increased methylation as already before observed in other studies. As p16 plays a key role in the regulation of the cell cycle, hypermethylation of this gene in the promoter region is an important mechanism of gene silencing and therefore associated with tumour growth. LINE-1 values were in the same range in all groups. This supports the justification of using LINE-1 as a marker for global DNA methylation. Especially hypermethylation of the promoter region of p16 could be a potential biomarker for early diagnosis of alteration in cell growth, for as it occurs as an early event in cancer. These results add evidence that modification in DNA methylation caused by environmental toxins should be further investigated and associated diseases can be early detected.

Autor*innen

Carina Fechner

Haupttitel (Englisch)

Epigenetic changes of p16, IL-6 and LINE-1 in buccal cells after exposure to particulate matter

Paralleltitel (Deutsch)

Epigenetische Veränderungen von p16, IL-6 und LINE-1 in Mundschleimhautzellen nach Exposition mit Feinstaub

Paralleltitel (Englisch)

Epigenetic changes of p16, IL-6 and LINE-1 in buccal cells after exposure to particulate matter

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

VII, 74 S. : Ill., graf. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Alexander Haslberger

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC12030950

Utheses ID

30060

Studienkennzahl

UA | 066 | 838 | |

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