Title: The role of miR-21 in the bone marrow microenvironment
Authors: Parreira, Celina Maria dos Reis 
Orientador: Dias, Sérgio
Duarte, Carlos
Keywords: Células endoteliais;Angiogénese;MmiRNA;miR-21
Issue Date: 2013
Abstract: As células endoteliais revestem os vasos sanguíneos, apresentando um papel essencial na regulação da pressão arterial, na coagulação do sangue, na adesão e transmigração de células envolvidas no processo inflamatório do lúmen dos vasos para o tecido alvo, e na angiogénese1,2. Apesar da heterogeneidade das suas propriedades e funções entre espécies, órgãos, e dependendo da localização, tamanho e tipo de vaso sanguíneo1,3, todas as células endoteliais apoiam as necessidades das células adjacentes e do microambiente que as rodeia. São potenciais produtoras de factores angiócrinos, que são factores derivados das células endoteliais com actividade parácrina4. Entre outras moléculas, os microRNAs (miRNAs ou miRs) regulam vários processos biológicos, actuando ao nível das células, nomeadamente das células endoteliais. Os microRNAs são pequenas moléculas de ácido ribonucleico de cadeia única não codificante (cerca de 22 nucleótidos), que regulam a expressão génica ao nível pós-transcripcional. Estas moléculas endógenas inibem a expressão génica ligando-se ao mRNA alvo, impedindo a sua transcrição em proteínas ou promovendo a sua degradação. Os miRNAs apresentam um padrão específico consoante o tipo de célula ou tecido e, através da modulação da expressão génica, podem interferir com importantes processos biológicos, tais como a apoptose e proliferação celulares e a angiogénese5. O miR-21 é um oncomiR, isto é, um miRNA que actua como oncogene. Pertence à assinatura de miRNAs específica do sistema vascular6 e está sobrexpresso em vários tumores sólidos7. Esta molécula em particular está descrita como estando envolvida na sobrevivência, proliferação e mobilidade celular, bem como nos processos de invasão, metástase e resistência à quimioterapia7,8. Contudo, o seu papel na medula óssea continua por esclarecer. Com o objectivo de avaliar o papel do miR-21 no microambiente da medula óssea e nas células endoteliais da medula óssea em particular, a expressão do miR-21 foi estudada nas células da medula óssea. Além disso, através da modulação dos níveis do mir-21 nas células endoteliais e a análise da expressão génica por reacção em cadeia da polimerase em tempo real quantitativa (RT-qPCR) permitiram a identificação de possíveis alvos do miR-21 envolvidos na regulação da angiogénese. A utilização de ferramentas bioinformáticas em conjunto com a literatura facilitou a escolha de 9 possíveis alvos, dos quais PTEN e Sprouty2 demonstraram ser regulados pelo mir-21. Alterações fenotípicas derivadas da regulação deste miRNA também foram analisadas e indicam que miR-21 promove a tubulogénese na presença do factor de crescimento endotelial vascular e do factor de crescimento fibroblástico básico.
Endothelial cells coat all the blood vessels, being essential for blood pressure regulation, blood coagulation, adhesion and transmigration of inflammatory cells from the vessels into the target tissue, and angiogenesis1,2. Although their properties and functions vary somewhat between species, organs, and depend on the location, size and type of vessel1,3, all endothelial cells support the needs of the various adjacent cells and microenvironments. They are potential producers of angiocrine factors that are endothelial-derived factors with paracrine effects4. Among other molecules, microRNAs (miRNAs or miRs) regulate several biological processes in cells, including in endothelial cells. MicroRNAs are endogenous, single strand, non-coding short ribonucleic acid molecules (about 22 nucleotides) that regulate gene expression at post-transcriptional level. These molecules silence gene expression through binding to the target mRNA, inhibiting its translation into proteins or promoting mRNA degradation. MiRNAs present an important tissue- and cell-type-specific pattern and, by modulating gene expression, they may interfere with important processes such as apoptosis, cell proliferation and angiogenesis5. MiR-21 is an oncomiR, a miRNA that acts like an oncogene. It belongs to the specific miRNA signature of the vasculature6 and is overexpressed in various solid tumors7. It is described that this particular molecule is involved in cell survival, proliferation, motility, invasion, metastasis and chemoresistence7,8. However, its role in bone marrow remains to be elucidated. Aiming to evaluate the role of miR-21 in the bone marrow microenvironment and in bone marrow endothelial cells in particular, miR-21 expression was investigated on bone marrow cells. Moreover, the modulation of miR-21 levels in endothelial cells and the gene expression analysis through real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) allowed the identification of downstream targets underlying miR-21 regulation of angiogenesis. Bioinformatic tools and literature allowed the choice of 9 predicted targets, from which phosphatase and tensin homolog (PTEN) and Sprouty2 were confirmed to be regulated by miR-21. Phenotypic changes modulated by miR-21 levels were also assessed, indicating that miR-21 promotes tubulogenesis in the presence of vascular endothelial growth factor or basic fibroblast growth factor.
Description: Dissertação de mestrado em Biologia Celular e Molecular, apresentada ao Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/24670
Rights: openAccess
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