RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması

Atalay, Arzu; NADİR, Mısra; ERBAY, Ebru; TUFANLI, Özlem

RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması

Mısra NADİR, (Ankara University)

Özlem TUFANLI, (Bilkent University)

Ebru ERBAY, (Bilkent University)

Arzu ATALAY (Ankara University)

Türk Biyokimya Dergisi

5 0

Yıl: 2016 Cilt: 41 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 206 - 215 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması

Öz:

Amaç: Kan dolaşımındaki serbest yağ asitlerinin artışı ve adipoz olmayan dokulardaki birikimi, insülin direnci, diyabet ve ateroskleroz gibi obezite ile ilişkili metabolik ve emflamatuvar hastalıkların gelişiminde önemli rol oynar. Yağ dokusu, fazla olan yağ asidini depolayabilme kabiliyetine sahipken, diğer dokulara ulaşan fazla miktarda yağ asidi, endoplazmik retikulum (ER) ve mitokondri gibi intraselüler metabolik organelleri zorlayarak stres cevabının oluşmasına ve lipotoksik hücre ölümüne neden olur. Katlanmamış protein yanıtı (KPY) endoplazmik retikulumun strese karşı önemli bir adaptasyonudur. Lipidler ile KPY arasındaki ilişkinin nasıl olduğu ve katlanmamış protein yanıtı ile adaptif ve destrüktif sonuçların nasıl yönetildiği halen tam olarak aydınlatılamamıştır. miRNA biyogenezinde KPY'nın rolünün yanı sıra, katlanmamış protein yanıtını düzenleyen miRNAların önemine işaret eden kanıtlar bulunmaktadır. Bu çalışmada lipidler ile KPY arasındaki ilişkiyi anlamak için, makrofajlardaki lipotoksik ER stresi sürecinde düzenlenen mikroRNA'ların tanımlanması amaçlanmıştır.Metod: Fare makrofaj hücre hattına (RAW 264.7), serbest yağ asidi olan 500 µM palmitat -obez hastaların kan dolaşımındaki seviyede- uygulanarak stres oluşturulmuştur. miRBase sürüm 16'daki bilinen tüm fare mikroRNAlarını içeren QRT-PCR temelli miSCRİPT miRNA PCR array sistemi kullanılarak, hücrelerdeki tüm mikroRNAom profili analiz edilmiş ve potansiyel hedefler için yolak analizleri gerçekleştirilmiştir.Bulgular: Lipotoksik ER stres sonucu, 227 mikroRNA'nın ifade seviyesi 2 kat üzerinde değişmiş ve 43'ü 2 kattan fazla,13'ü ise 3-24 kat değişim göstermiştir. Yolak analizi gerçekleştirilerek lipotoksik ER stresi ile ilişkili mikroRNA'ların mRNA hedefleri belirlenmiş ve gruplanmıştır.Sonuç: Makrofajlar, ER stresini indükleyebilen yüksek konsantrasyondaki doymuş yağ asidine maruz bırakıldığında mikroRNAome profillerinde dinamik bir değişim gözlenmektedir. Bulgularımız, obezitedeki doku ilişkili makrofajlar ve kan dolaşımındaki monositlerdeki lipotoksik stres sonuçlarını yansıtmaktadır. Detaylı çalışmalar gerçekleştirilerek, lipotoksik ER stresi sürecinde ifadesinin değiştiğini rapor ettiğimiz mikroRNA değişimlerinden hangi KPY yolağının sorumlu olduğu belirlenebilir.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Identification of differentially expressed microRNAs during lipotoxic endoplasmic reticulum stress in RAW264.7 macrophages

Öz:

Objective: Increased fatty acids in the circulation and their accumulation in non-adipose tissues play a significant role in the development of obesity related metabolic and inflammatory disorders such as insulin resistance, diabetes and atherosclerosis. While fat tissue has the ability to store excess fatty acids, uptake of excess fatty acids to other tissues burdens intracellular metabolic organelles such as mitochondria and endoplasmic reticulum (ER), leading to stress response and lipotoxic cell death. Unfolded protein response (UPR) is a key adaptation of the ER to stress. It is still not completely clear how lipids engage the UPR and how UPR manages both the adaptive and destructive consequences under its control. Increasing evidence point to the importance of miRNA regulation of the UPR as well as UPR's role in miRNA biogenesis. In order to understand how lipids engage the UPR, we set forth to identify microRNAs regulated by lipotoxic ER stress in macrophages.Methods: We stressed the mouse macrophage cell line (RAW 264.7) with a saturated fatty acid, 500µM palmitate, reflecting the levels found in the circulation of obese patients. We analyzed the microRNAome profiles of this cell line using QRT-PCR based miScript miRNA PCR array which contained all known mouse microRNAs in miRBase release16 and performed pathway analysis for potential targets.Results: 227 microRNAs showed altered expression levels;43 microRNAs above 2 fold difference and 13 microRNAs3-24 fold difference. Pathway analysis enriched the targetmRNAs of these lipotoxic ER stress associated miRNAs.Conclusion: When exposed to high concentrations of saturatedfatty acids that can induce ER stress, macrophagesdisplay a dynamic range of changes in their microRNAomeprofiles. Our findings reflect the consequences of lipotoxicstress on circulating monocytes and tissue-associatedmacrophages in obesity. Further studies are needed todeliniate which UPR arm is reponsible for the microRNAchanges reported here.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Hotamisligil GS, Erbay E. Nutrient sensing and inflammation in metabolic diseases. Nat Rev Immunol 2008; 8(12):923-34.
[2] Xie Y, Luo J, Kennedy S, Davidson NO. Conditional intestinal lipotoxicity in Apobec-1-/- Mttp-IKO mice: a survival advantage for mammalian intestinal apolipoprotein B mRNA editing. J Biol Chem 2007; 282(45):33043-51.
[3] Schaffer JE. Lipotoxicity: when tissues overeat. Curr Opin Lipidol 2003; 14(3):281-7.
[4] Borradaile NM, Han X, Harp JD, Gale SE, Ory DS, Schaffer JE. Disruption of endoplasmic reticulum structure and integrity in lipotoxic cell death. J Lipid Res 2006; 47(12):2726,37.
[5] Kaufman RJ, Scheuner D, Schröder M, Shen X, Lee K, Liu CY, et al. The unfolded protein response in nutrient sensing and differentiation. Nat Rev Mol Cell Biol 2002; 3(6):411-21.
[6] Bernales S, Papa FR, Walter P. Intracellular signaling by the unfolded protein response. Annu Rev Cell Dev Biol 2006;22:487-508.
[7] Gregor MF, Hotamisligil GS. Thematic review series: Adipocyte Biology. Adipocyte stress: the endoplasmic reticulum and metabolic disease. J Lipid Res 2007; 48(9):1905-14.
[8] Deng J, Lu PD, Zhang Y, Scheuner D, Kaufman RJ, Sonenberg N, et al. Translational repression mediates activation of nuclear factor kappa B by phosphorylated translation initiation factor 2. Mol Cell Biol 2004; 24(23):10161-8.
[9] Cox JS, Shamu CE, Walter P. Transcriptional induction of genes encoding endoplasmic reticulum resident proteins requires a transmembrane protein kinase. Cell 1993;73(6):1197-206.
[10] Mori K, Ma W, Gething MJ, Sambrook J. A transmembrane protein with a cdc2+/CDC28-related kinase activity is required for signaling from the ER to the nucleus. Cell 1993;74(4):743-56.
[11] Urano F, Wang X, Bertolotti A, Zhang Y, Chung P, Harding HP, et al. Coupling of stress in the ER to activation of JNK protein kinases by transmembrane protein kinase IRE1. Science 2000; 287(5453):664-6.
[12] Todd DJ, Lee AH, Glimcher LH. The endoplasmic reticulum stress response in immunity and autoimmunity. Nat Rev Immunol 2008; 8(9):663-74.
[13] Ron D, Walter P. Signal integration in the endoplasmic reticulum unfolded protein response. Nat Rev Mol Cell Biol 2007; 8(7):519-29.
[14] Erbay E, Babaev VR, Mayers JR, Makowski L, Charles KN, Snitow ME, et al. Reducing endoplasmic reticulum stress through a macrophage lipid chaperone alleviates atherosclerosis. Nat Med 2009; 15(12):1383-91.
[15] Hotamisligil GS. Endoplasmic reticulum stress and atherosclerosis. Nat Med 2010; 16(4):396-9.
[16] Lovis P, Roggli E, Laybutt DR, Gattesco S, Yang JY, Widmann C, et al. Alterations in microRNA expression contribute to fatty acid-induced pancreatic beta-cell dysfunction. Diabetes 2008; 57(10):2728-36.
[17] Geslain R, Cubells L, Bori-Sanz T, Alvarez-Medina R, Rossell D, Martí E, et al. Chimeric tRNAs as tools to induce proteome damage and identify components of stress responses. Nucleic Acids Res 2010; 38(5):30.
[18] Hitachi K, Nakatani M, Tsuchida K. Myostatin signaling regulates Akt activity via the regulation of miR-486 expression. Int J Biochem Cell Biol 2014; 47:93-103.
[19] Alexander MS, Casar JC, Motohashi N, Vieira NM, Eisenberg I, Marshall JL, et al. MicroRNA-486-dependent modulation of DOCK3/PTEN/AKT signaling pathways improves muscular dystrophy-associated symptoms. J Clin Invest 2014; 124(6):2651-67.
[20] Xu J, Li R, Workeneh B, Dong Y, Wang X, Hu Z. Transcription factor FoxO1, the dominant mediator of muscle wasting in chronic kidney disease, is inhibited by microRNA-486. Kidney Int 2012; 82(4):401-11.
[21] Marques-Rocha JL, Milagro FI, Mansego ML, Zulet MA, Bressan J, Martínez JA. Expression of inflammation-related miRNAs in white blood cells from subjects with metabolic syndrome after 8 wk of following a Mediterranean diet-based weight loss program. Nutrition 2016; 32(1):48-55.
[22] Hu Z, Wang Y, Sun Z, Wang H, Zhou H, Zhang L, et al. miRNA-132-3p inhibits osteoblast differentiation by targeting Ep300 in simulated microgravity. Sci Rep 2015; 5:18655.
[23] Yamaguchi G, Takanashi M, Tanaka M, Fujita K, Ohira T, Kuroda M, et al. Isolation of miRNAs that target EGFR mRNA in human lung cancer. Biochem Biophys Res Commun 2012; 420(2):411-6.
[24] Bray I, Tivnan A, Bryan K, Foley NH, Watters KM, Tracey L, et al. MicroRNA-542-5p as a novel tumor suppressor in neuroblastoma. Cancer Lett 2011; 303(1):56-64.
[25] You J, Zhang Y, Li Y, Fang N, Liu B, Zu L, Zhou Q. MiR-449a suppresses cell invasion by inhibiting MAP2K1 in non-small cell lung cancer. Am J Cancer Res 2015; 5(9):2730-44.
[26] Liu Y, Wang Y, Sun X, Mei C, Wang L, Li Z, et al. miR-449a promotes liver cancer cell apoptosis by down-regulation of Calpain6 and POU2F1. Oncotarget 2015.
[27] Chen SP, Liu BX, Xu J, Pei XF, Liao YJ, Yuan F, et al. MiR-449a suppresses the epithelial-mesenchymal transition and metastasis of hepatocellular carcinoma by multiple targets. BMC Cancer 2015; 15:706.
[28] Xu X, Li S, Lin Y, Chen H, Hu Z, Mao Y, et al. MicroRNA-124-3p inhibits cell migration and invasion in bladder cancer cells by targeting ROCK1. J Transl Med 2013; 11:276.
[29] Li H, Xie S, Liu M, Chen Z, Liu X, Wang L, et al. The clinical significance of downregulation of mir-124-3p, mir-146a-5p, mir-155-5p and mir-335-5p in gastric cancer tumorigenesis. Int J Oncol 2014; 45(1):197-208.
[30] Xu S, Zhao N, Hui L, Song M, Miao ZW, Jiang XJ. MicroRNA-124-3p inhibits the growth and metastasis of nasopharyngeal carcinoma cells by targeting STAT3. Oncol Rep 2016; 35(3):1385-94.
[31] Dong Y, Li P, Ni Y, Zhao J, Liu Z. Decreased microRNA-125a-3p contributes to upregulation of p38 MAPK in rat trigeminal ganglions with orofacial inflammatory pain. PLoS One 2014; 9(11):111594.
[32] Yeh CL, Cheng IC, Hou YC, Wang W, Yeh SL. MicroRNA-125a-3p expression in abdominal adipose tissues is associated with insulin signalling gene expressions in morbid obesity: observations in Taiwanese. Asia Pac J Clin Nutr 2014; 23(2):331-7.
[33] Benoit C, Ould-Hamouda H, Crepin D, Gertler A, Amar L, Taouis M. Early leptin blockade predisposes fat-fed rats to overweight and modifies hypothalamic microRNAs. J Endocrinol 2013; 218(1):35-47.
[34] Chen K, He H, Xie Y, Zhao L, Zhao S, Wan X, et al. miR-125a-3p and miR-483-5p promote adipogenesis via suppressing the RhoA/ROCK1/ERK1/2 pathway in multiple symmetric lipomatosis. Sci Rep 2015; 5:11909.
[35] Hanina SA, Mifsud W, Down TA, Hayashi K, O'Carroll D, Lao K, et al. Genome-wide identification of targets and function of individual MicroRNAs in mouse embryonic stem cells. PLoS Genet 2010; 6(10):e1001163.
[36] Judson RL, Babiarz JE, Venere M, Blelloch R. Embryonic stem cell-specific microRNAs promote induced pluripotency. Nat Biotechnol 2009; 27(5):459-61.
[37] Wang Y, Melton C, Li YP, Shenoy A, Zhang XX, Subramanyam D, et al. miR-294/miR-302 promotes proliferation, suppresses G1-S restriction point, and inhibits ESC differentiation through separable mechanisms. Cell Rep 2013; 4(1):99-109.

APA	NADİR M, TUFANLI Ö, ERBAY E, Atalay A (2016). RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. , 206 - 215.
Chicago	NADİR Mısra,TUFANLI Özlem,ERBAY Ebru,Atalay Arzu RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. (2016): 206 - 215.
MLA	NADİR Mısra,TUFANLI Özlem,ERBAY Ebru,Atalay Arzu RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. , 2016, ss.206 - 215.
AMA	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. . 2016; 206 - 215.
Vancouver	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. . 2016; 206 - 215.
IEEE	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A "RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması." , ss.206 - 215, 2016.
ISNAD	NADİR, Mısra vd. "RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması". (2016), 206-215.

APA	NADİR M, TUFANLI Ö, ERBAY E, Atalay A (2016). RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. Türk Biyokimya Dergisi, 41(3), 206 - 215.
Chicago	NADİR Mısra,TUFANLI Özlem,ERBAY Ebru,Atalay Arzu RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. Türk Biyokimya Dergisi 41, no.3 (2016): 206 - 215.
MLA	NADİR Mısra,TUFANLI Özlem,ERBAY Ebru,Atalay Arzu RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. Türk Biyokimya Dergisi, vol.41, no.3, 2016, ss.206 - 215.
AMA	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. Türk Biyokimya Dergisi. 2016; 41(3): 206 - 215.
Vancouver	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması. Türk Biyokimya Dergisi. 2016; 41(3): 206 - 215.
IEEE	NADİR M,TUFANLI Ö,ERBAY E,Atalay A "RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması." Türk Biyokimya Dergisi, 41, ss.206 - 215, 2016.
ISNAD	NADİR, Mısra vd. "RAW264.7 makrofajlarında lipotoksik endoplazmik retikulum stres sürecinde ifadesi değişen mikroRNAların tanımlanması". Türk Biyokimya Dergisi 41/3 (2016), 206-215.