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Methylome and Transcriptome Analyses in MO7e and MO7ep210/BCR-ABL cells
Thais Topakian
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie
Betreuer*in
Wolfgang Mikulits
DOI
10.25365/thesis.38586
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29059.15407.280653-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die aberrante DNA Methylierung ist ein häufig auftretendes Ereignis in der Pathenogenese verschiedener Krebsarten und ist mit einer reduzierten Genexpression verbunden. Aufgrund des bisher limitierten Wissens über DNA Methylierungsmuster in chronischer myeloischer Leukämie (CML), führten wir mittels der Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS) Methode eine genomweite Methylierungsstudie in den Leukämiezelllinien MO7e und MO7e/p210 sowie normalem Knochenmark (nKM) als Kontrolle durch. Zusätzlich untersuchten wir unter Verwendung von RNA-Sequencing (RNA-Seq) die genomweite Genexpression und verglichen RRBS Daten mit RNA-Seq Daten. Insgesamt konnten wir eine deutlich höhere CpG Methylierung in den Zelllinien im Vergleich zu nKM feststellen und ~ 230.000 unterschiedlich methylierte CpGs zwischen MO7e/p210 und nKM identifizieren. Weiters identifizierten wir ~ 2.000 unterschiedlich methylierte CpGs zwischen MO7e/p210 und MO7e. Methylierte CpGs waren vorwiegend in CpG islands (CGIs) und CGI shores in der Nähe von Genpromotorregionen zu finden, während unmethylierte CpGs vermehrt mit Introns und intragenischen Abschnitten abseits von Transkriptionsstarts (TSS) assoziiert werden konnten. Gene mit erhöhter Methylierung in MO7e/p210 konnten mit Entwicklungsprozessen, Zelldifferenzierung und abnormen Krankheitsphänotypen in Verbindung gebracht werden. Dagegen wurden hypomethylierte Gene mit Angiogenese assoziiert. Mit der RNA-Seq Datenanalyse wurden 442 Gene mit unterschiedlicher Expression zwischen MO7e/p210 und nKM identifiziert. Der Mehrheit dieser Gene zeigte eine verminderte mRNA Expression und einige der Gene wurden als bekannte/potentielle Tumorsuppressoren und Regulatoren von Apoptose, Zellwachstum und Zelladhäsion beschrieben. In einem umfassenden Vergleich von Methylierungs- und Genexpressionsdaten konnten Gene mit erhöhtem Methylierungsgrad, dessen Mehrheit mit vermindeter mRNA Expression korrelierte, in MO7e/p210 gefunden werden. Die mRNA Expression von 660 dieser Gene waren im Vergleich zu MO7e und nKM vermindert. Einige dieser Gene konnten mit Apoptose, Zelladhäsion und Immunabwehr assoziiert werden. Gen-spezifische Methylierungsanalysen von TGFBI, SGK1 und ST3GAL6 ergaben, dass diese Gene in der Mehrheit der Proben von CML-Patienten methyliert waren.
Zusammenfassend zeigen unsere Ergebnisse, dass RRBS eine effiziente Methode zur Untersuchung genomweiter DNA Methylierung darstellt. Wir konnten Gene identifizieren, die in den Leukämiezelllinien durch Methylierung transkriptionell reguliert werden.
Abstract
(Englisch)
Aberrant DNA methylation is a frequent event in the pathogenesis of various cancer types and is associated with reduced gene expression. Due to the limited knowledge about DNA methylation landscapes in chronic myeloid leukemia (CML), we conducted a genome-wide methylation study in the leukemia cell lines MO7e, MO7e/p210 and in normal bone marrow controls (nBM) by reduced-representation bisulfite sequencing (RRBS). In addition, we investigated gene expression using RNA-Sequencing (RNA-Seq) and compared RRBS data and RNA-Seq data. Overall, we observed higher CpG site methylation levels in cell lines compared to nBM and identified ~230.000 methylated CpG sites between MO7e/p210 and NBM. Moreover, we found ~2.000 differentially methylated CpG sites between MO7e/p210 and MO7e. While CpG sites with increased methylation were mainly located in CpG islands (CGIs) and CGI shores associated with promoter regions, CpG sites with decreased methylation were predominantly located within introns and intragenic regions in large distance to transcription start sites (TSS). By searching for enriched GO/MSigDB terms, we observed that genes with increased methylation in MO7e/p210 were mainly associated with developmental processes, cell differentiation and abnormal disease phenotypes. By contrast, genes with decreased methylation were mainly associated with angiogenesis. RNA-Seq analyses revealed that 442 genes are differentially expressed between MO7e/p210 and nBM. The majority of these genes was found to be downregulated in MO7e/p210 and included known/putative tumor suppressors and regulators of apoptosis, cell growth and cell adhesion. By comparison of DNA methylation and gene expression data, we identified genes with increased methylation, of which the majority was downregulated in MO7e/p210 compared to nBM. Within this gene cohort, we identified ~660 genes that were strongly downregulated in MO7e/p210 compared to MO7e and nBM. Many of these genes were found to be involved in apoptosis, cell adhesion and immune defense. Gene-specific methylation analyses of TGFBI, SGK1 and ST3GAL6 revealed elevated promoter methylation of these genes in CML patient samples.
Overall, our findings demonstrate that RRBS is an efficient approach to investigate methylation genome-wide. In addition, we identified many genes which are methylated in CML cell lines and which are transcriptionally downregulated in these cells.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
genome-wide DNA methylation chronic myeloid leukemia transcriptome analyses
Schlagwörter
(Deutsch)
genomweite DNA Methylierung chronische myeloische Leukämie Transkriptomanalysen
Autor*innen
Thais Topakian
Haupttitel (Englisch)
Methylome and Transcriptome Analyses in MO7e and MO7ep210/BCR-ABL cells
Paralleltitel (Deutsch)
Methylom und Transkriptom Analysen in MO7e und MO7ep210/BCR-ABL Zellen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
97 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfgang Mikulits
Klassifikation
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC12632061
Utheses ID
34182
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |