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Telomere length and expression in astrocytic brain tumors

Sandra Sampl

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Klaus Holzmann

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DOI

10.25365/thesis.8890

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29751.82167.910666-7

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Telomere befinden sich an den Enden der linearen Chromosomen um das Genom zu schützen und zu stabilisieren. Ein Telomere besteht aus TTAGGG-Wiederholungen von DNA Sequenzen. Erst kürzlich wurde gezeigt, dass Telomere in TERRA (Telomere repeat containing RNA) umgeschrieben werden. Diese nicht-kodierenden RNAs spielen eine Rolle für Telomere erhaltenden Mechanismen (TMM) und für die Organisation von Chromatin. Die Transkription von TERRA startet im Bereich der Subtelomere und hängt vom epigenetischen Zustand der Telomere ab. Astrozytome verwenden zwei TMM, einerseits Telomeraseaktivität (TA) und andererseits einen alternativen Mechanismus (ALT = alternative lengthening of telomeres).Der ALT-Mechanismus führt in der Regel zu längeren Telomeren als der TA-Mechanismus. Eine Korrelation zwischen TMM und dem Überleben von Patienten wurde für hochgradige Astrozytome gefunden, wie für Glioblastoma multiforme (GBM). Diese Erkenntnis und die schlechte Prognose für Patienten mit GBM führen zur Notwendigkeit der weiteren Charakterisierung von TERRA in diesen Tumoren. In dieser Studie wurden Tumor-Gewebeproben (ts) von 46 Patienten mit Diagnosen Astrozytome WHO-Grad II bis IV untersucht: 12 diffuse Astrozytome (DA) Grad II, 6 anaplastische Astrozytome (AA) Grad III und 28 GBM Grad IV. Ergänzend wurden Tumor-Zelllinien untersucht, 12 etabliert aus Astrozytome und eine ALT-Zelllinie aus einem primären Osteosarkom. RNA und DNA wurden isoliert. Um die Relative Menge (RQ) der Transkriptionslevels zu messen, wurde die RNA in DNA umgeschrieben und eine Real Time PCR durchgeführt. Expressionslevel wurden mit jenen der housekeeping Gene Beta-Aktin und 36B4 verglichen. Die Telomerlänge wurde mit TRF Analyse und Realtime PCR bestimmt. Relative Mengen wurden zwischen den untersuchten Gruppen mit dem Mann- Whitney-Test verglichen. Nach logarithmischer Transfromierung der RQ-Werte wurde eine Pearson Korrelation durchgeführt. Von 12 Tumorproben wurde der epigenetische Status der Subtelomere für das Chromosom 2p durch Bisulfit-Sequenzierung bestimmt. Die Expression aller TERRA Moleküle war um das 14 und 31-fache bei GBM niedriger verglichen mit jeweils AA-und DA (p <0,05). Zelllinien der Astrozytome zeigen TERRA Expression vergleichbar wie bei GBM, im Gegensatz dazu zeigt die ALT-Zelllinie ähnliche Expression wie bei DA. Chromosom 2p-und 18p-TERRA Expression ändert sich nicht signifikant mit dem Tumorgrad. Die durchschnittliche Telomerlänge war bei niedriggradigen Tumoren DA (22 ± 15 kbp) und AA (17 ± 5 kbp) deutlich erhöht, verglichen mit GBM (9 ± 4 kbp). Die gesamte TERRA Expression korreliert mit der Telomerlänge (Pearson-Koeffizient P = 0,38, p = 0,01). Tumor Proben zeigen Unterschiede der Durchschnittswerte der CpG-Methylierung im 2pTERRA-Promotor von 89% und 83% bei jeweils niedrigen und hohen 2p-TERRA Expressionswerten. Erste Analysen zeigen einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Überleben der Patienten und der gefundenen TERRA Expression. Niedrige Expression von TERRA korreliert mit einer schlechten Prognose. Die relative Expression von TERRA korrelliert in astrozytären Tumoren signifikant mit der Telomerelänge, mit dem Tumorgrad und dem Methylierungsstatus des Promotors. Die relative TERRA Expression könnte ein vielversprechender Kandidat als diagnostischer und prognostischer Marker bei astrozytären Tumoren sein.

Abstract

(Englisch)

Telomeres are localized at chromosomal ends to protect and stabilize the whole genome from deterioration. A telomere consists of TTAGGG repeat DNA sequences. It has been shown recently, that telomeres are transcribed into telomeric repeat-containing RNA (TERRA) involved in telomere maintenance mechanisms (TMM) and chromatin organization. TERRA transcription originates in the subtelomere and depends on the epigenetic state of the telomere. Astrocytomas utilize two TMM based on telomerase activity (TA) and on alternative lengthening of telomeres (ALT). ALT results telomeres longer than TA mechanism. Correlation between TMM and patient survival was demonstrated for high grade astrocytomas, especially glioblastoma multiforme (GBM). This finding and dismal prognosis of patients suffering from GBM emphasizes the need for detailed characterization of telomere length and TERRA in these tumors. A panel of tumor tissue samples (ts) were analyzed which originated from 46 patients with diagnoses astrocytomas WHO grade II to IV: 12 diffuse astrocytomas (DA) grade II, 6 anaplastic astrocytomas (AA) grade III and 28 GBM grade IV. Further, human tumor cell lines were analyzed, 12 originated from astrocytomas and one ALT cell line from an osteosarcoma. RNA and DNA were isolated. Relative quantities (RQ) of transcript expression levels for overall and chromosome-specific TERRA were measured by reverse transcription following real-time PCR and compared to beta actin and 36B4 levels. Telomere length was determined by TRF Southern blotting and real-time PCR. RQs were compared between groups by Mann-Whitney test and log-transformed for Pearson correlation calculation. Epigenetic state of subtelomeric region for chromosome 2p was determined by bisulphite allelic sequencing of 12 ts. Overall TERRA expression was decreased 14 and 31-fold in GBM compared to AA and DA (p<0.05), respectively. Astrocytoma cell lines contained TERRA levels found as in GBM, the ALT cell line as in DA. Chromosome 2p- and 18p-TERRA expression was not significantly altered by grade. Mean telomere length was significantly increased in low grade tumors DA (22±15 kbp) and AA (17±5 kbp) as compared to GBM (9±4 kbp). Overall TERRA expression correlates with telomere length (Pearson’s coefficient P=0.38; p=0.01). Tumor samples with low and high 2p-TERRA expression levels demonstrate different average CpG methylation at 2p-TERRA promoter of 89% and 83%, respectively. Primary analysis of expression and survival data indicates a significant connection of overall survival and expression of TERRA. Low TERRA levels correlate with a poor prognosis. Resulting data demonstrate that TERRA levels are in astrocytomas significantly related to telomere length, tumor grade and to promoter methylation status. Expression levels of TERRA can be considered promising candidates as diagnostic and potentially prognostic markers in astrocytomas.

Autor*innen

Sandra Sampl

Haupttitel (Englisch)

Telomere length and expression in astrocytic brain tumors

Paralleltitel (Deutsch)

Telomerelänge und Expression in astrocytären Hirntumoren

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

117 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Klaus Holzmann

Klassifikation

42 Biologie > 42.20 Genetik

AC Nummer

AC08056398

Utheses ID

8014

Studienkennzahl

UA | 441 | | |

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