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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
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.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Astrocytomas telomeres telomeric-repeat containing RNA
Schlagwörter
(Deutsch)
Astrocytome Telomere TERRA non-coding RNA
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 | | |