Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi

DEMİRCAN, TURAN; KESKİN, İlknur; ÖZTÜRK, Gürkan; AVŞAROĞLU, Mahmut Erhan

Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi

Turan DEMİRCAN, (İstanbul Medipol Üniversitesi, Uluslararası Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, İstanbul)

Mahmut Erhan AVŞAROĞLU, (Rejeneratif ve Restoratif Tıp Araştırmaları Merkezi (REMER), İstanbul)

Gürkan ÖZTÜRK, (İstanbul Medipol Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, İstanbul)

İlknur KESKİN (İstanbul Medipol Üniversitesi, Uluslararası Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalı, İstanbul)

Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi

13 0

Yıl: 2017 Cilt: 57 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 125 - 134 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi

Öz:

Giriş ve Amaç: Rejenerasyon, fonksiyonel bir kayıp yaşamadan hasarlı dokunun, organın ya da uzvun restore edilmesi işlemidir. Su semenderlerinden olan Aksolotl kendisini öldürmeyecek iç organ, merkezi sinir sistemi ve uzuv hasarlarını başarı ile tamir edebilmektedir. miRNA'lar hedef mRNA'ların translasyon düzeyini düşürerek yazılım sonrası gen ifadesinin kontrolünde önemli roller üstlenirler. Biz de bu çalışmada Aksolotl'un kuyruk rejenerasyonu sırasında değişen miRNA profilini ve bu miRNA'ların moleküler yolaklara olası etkilerini araştırdık.Yöntem ve Gereçler: 6-8 aylık 60 adet Aksolotl'un kuyruk bölgesinden ampütasyon yapılmış ve hayvanlar 4 gruba ayrıldı. Ampütasyondan hemen sonra (0. gün) ve rejenerasyonun 1., 4. ve 7. günü örnek toplandı. Toplanan örneklerden yeni nesil dizileme yöntemi ile miRNA tespiti yapıldı. Bulunan miRNA'lar içinde rejenerasyonun farklı evrelerinde miktarı anlamlı olarak değişenlerin hangi yolakları regüle ettiği analiz edildi.Bulgular: Bulunan miRNA'lar içinden 52 tanesinin miktarı 1.5 kat ve üzeri değiştiği (arttığı veya azaldığı) için bu miRNA'lar yolak analizlerinde kullanıldı. Rejenerasyon ile birlikte artış gösteren miRNA'ların hemostazla ilişkili yolakları regüle ettiği görüldü. Rejenerasyon sürecinde azalış gösteren miRNA'ların ise hücre bölünmesi ve hücre bölünmesinin kontrolü ile ilgili yolakları regüle ettiği bulundu.Tartışma ve Sonuç: miRNA'lar canlılıkta birçok görev (hemostaz, gelişim, büyüme ve hastalık durumunun regülasyonu vb.) üstlenirler. miRNA profilinin değişmesi rejenerasyonun başarı ile sürmesi ve tamamlanması için gerekli bir mekanizmadır.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji

Identification of miRNA Profile and In-Silico Analysis of Identified miRNA Functions at Different Stages of Axolotl Tail Regeneration

Öz:

Introduction: Regeneration is the process of the restoration of an injured organ, extremity, or tissue without functional loss. Axolotl, a species of aquatic salamander, can perform successful regeneration after a non-lethal injury to internal organs, the central nervous system, and extremities. miRNAs targeting mRNAs have essential roles in post-transcriptional regulation by decreasing the translational level. This study was an investigation of changes in the miRNA profile and the effect of miRNAs on molecular pathways during tail regeneration.Methods: 60 axolotls 6 to 8 cm in length was amputated and the animals were randomly divided into 4 groups. Tissue samples were taken just after amputation (day 0 sample), and on the first, fourth, and seventh day of regeneration. miRNAs were identified in the collected samples using next generation sequencing. Among the identified miRNAs, those demonstrating significant change at different stages of regeneration were analyzed to explore the pathways regulated.Results: Of the identified miRNAs, 52 that changed (increased or decreased) by 1.5 times or more were used in molecular pathway analysis. It was found that miRNAs upregulated during regeneration controlled homeostatic pathways, while downregulated miRNAs controlled the cell cycle and cell cycle regulating pathways. Discussion and Conclusion: miRNAs act in fundamental processes, such as homeostasis, development, growth, and regulation of disease. A shift in the miRNA profile is necessary to achieve progress and the successful accomplishment of regeneration.

Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji

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

1. Bartel DP. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell 2009;136:215-33.
2. Hubé F, Ulveling D, Sureau A, Forveille S, Francastel C. Short intron-derived ncRNAs. Nucleic Acids Res 2017;45:4768-81.
3. Lee Y, Kim M, Han J, Yeom KH, Lee S, Baek SH, et al. MicroRNA genes are transcribed by RNA polymerase II. EMBO J 2004;23:4051-60.
4. Borchert GM, Lanier W, Davidson BL. RNA polymerase III transcribes human microRNAs. Nat Struct Mol Biol 2006;13:1097-101.
5. Bartel DP. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell 2004;116:281-97.
6. Han J, Lee Y, Yeom KH, Nam JW, Heo I, Rhee JK, et al. Molecular basis for the recognition of primary microRNAs by the Drosha-DGCR8 complex. Cell 2006;125:887-901.
7. Kim VN. MicroRNA biogenesis: coordinated cropping and dicing. Nat Rev Mol Cell Biol 2005;6:376-85.
8. Ambros V. The functions of animal microRNAs. Nature 2004;431:350-5.
9. Kozomara A, Griffiths-Jones S. miRBase: annotating high confidence microRNAs using deep sequencing data. Nucleic Acids Res 2014;42:D68-73.
10. Gao X, Zhang F, Hu J, Cai W, Shan G, Dai D, et al. MicroRNAs modulate adaption to multiple abiotic stresses in Chlamydomonas reinhardtii. Sci Rep 2016;6:38228.
11. Meydan C, Shenhar-Tsarfaty S, Soreq H. MicroRNA Regulators of Anxiety and Metabolic Disorders. Trends Mol Med 2016;22:798-812.
12. Sen CK, Ghatak S. miRNA control of tissue repair and regeneration. Am J Pathol 2015;185:2629-40.
13. Lee HM, Kim TS, Jo EK. MiR-146 and miR-125 in the regulation of innate immunity and inflammation. BMB Rep 2016;49:311-8.
14. Esquela-Kerscher A, Slack FJ. Oncomirs - microRNAs with a role in cancer. Nat Rev Cancer 2006;6:259-69.
15. Cortez MA, Bueso-Ramos C, Ferdin J, Lopez-Berestein G, Sood AK, Calin GA. MicroRNAs in body fluids--the mix of hormones and biomarkers. Nat Rev Clin Oncol 2011;8:467-77.
16. Thomson JM, Newman M, Parker JS, Morin-Kensicki EM, Wright T, Hammond SM. Extensive post-transcriptional regulation of microRNAs and its implications for cancer. Genes Dev 2006;20:2202-7.
17. Gurtner A, Falcone E, Garibaldi F, Piaggio G. Dysregulation of microRNA biogenesis in cancer: the impact of mutant p53 on Drosha complex activity. J Exp Clin Cancer Res 2016;35:45.
18. Carlson BM. Principles of Regenerative Biology. 1st ed. Academic Press; 2007.
19. Gurtner GC, Werner S, Barrandon Y, Longaker MT. Wound repair and regeneration. Nature 2008 May453:314-21.
20. Tanaka EM, Reddien PW. The cellular basis for animal regeneration. Dev Cell 2011;21:172-85.
21. Brockes JP, Kumar A. Comparative aspects of animal regeneration. Annu Rev Cell Dev Biol 2008;24:525-49.
22. Sun G, Irvine KD. Control of growth during regeneration. Curr Top Dev Biol 2014;108:95-120.
23. Sánchez Alvarado A. Regeneration and the need for simpler model organisms. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2004;359:759-63.
24. Simon A, Tanaka EM. Limb regeneration. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol 2013;2:291-300.
25. Roy S, Gatien S. Regeneration in axolotls: a model to aim for! Exp Gerontol 2008;43:968-73.
26. Gearhart MD, Erickson JR, Walsh A, Echeverri K. Identification of Conserved and Novel MicroRNAs during Tail Regeneration in the Mexican Axolotl. Int J Mol Sci 2015;16:22046-61.
27. Demircan T, Keskin I, Dumlu SN, Aytürk N, Avşaroğlu ME, Akgün E, et al. Detailed tail proteomic analysis of axolotl (Ambystoma mexicanum) using an mRNA-seq reference database. Proteomics 2017;17.
28. Vlachos IS, Zagganas K, Paraskevopoulou MD, Georgakilas G, Karagkouni D, Vergoulis T, et al. DIANA-miRPath v3.0: deciphering microRNA function with experimental support. Nucleic Acids Res 2015;43:W460-6.
29. Grimson A, Farh KK, Johnston WK, Garrett-Engele P, Lim LP, Bartel DP. MicroRNA targeting specificity in mammals: determinants beyond seed pairing. Mol Cell 2007;27:91-105.
30. Agarwal V, Bell GW, Nam JW, Bartel DP. Predicting effective microRNA target sites in mammalian mRNAs. Elife 2015;4.
31. Paraskevopoulou MD, Georgakilas G, Kostoulas N, Vlachos IS, Vergoulis T, Reczko M, et al. DIANA-microT web server v5.0: service integration into miRNA functional analysis workflows. Nucleic Acids Res 2013;41:W169-73.
32. Kanehisa M, Furumichi M, Tanabe M, Sato Y, Morishima K. KEGG: new perspectives on genomes, pathways, diseases and drugs. Nucleic Acids Res 2017;45:D353-61.
33. Galliot B, Crescenzi M, Jacinto A, Tajbakhsh S. Trends in tissue repair and regeneration. Development 2017;144:357-64.
34. Tanaka EM. Regeneration: if they can do it, why can't we? Cell 2003;113:559-62.
35. McCusker C, Gardiner DM. The axolotl model for regeneration and aging research: a mini-review. Gerontology 2011;57:565-71.
36. Filipowicz W, Bhattacharyya SN, Sonenberg N. Mechanisms of post-transcriptional regulation by microRNAs: are the answers in sight? Nat Rev Genet 2008;9:102-14.
37. Fan Z, Chen X, Chen R. Transcriptome-wide analysis of TDP- 43 binding small RNAs identifies miR-NID1 (miR-8485), a novel miRNA that represses NRXN1 expression. Genomics 2014;103:76-82.
38. Wang Q, Huang Z, Ni S, Xiao X, Xu Q, Wang L, et al. Plasma miR- 601 and miR-760 are novel biomarkers for the early detection of colorectal cancer. PLoS One 2012;7:e44398.
39. Yang M, Liu R, Sheng J, Liao J, Wang Y, Pan E, et al. Differential expression profiles of microRNAs as potential biomarkers for the early diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma. Oncol Rep 2013;29:169-76.
40. Morin RD, O'Connor MD, Griffith M, Kuchenbauer F, Delaney A, Prabhu AL, et al. Application of massively parallel sequencing to microRNA profiling and discovery in human embryonic stem cells. Genome Res 2008;18:610-21.
41. Guerra-Assunção JA, Enright AJ. Large-scale analysis of microRNA evolution. BMC Genomics 2012;13:218.
42. Jima DD, Zhang J, Jacobs C, Richards KL, Dunphy CH, Choi WW, et al; Hematologic Malignancies Research Consortium. Deep sequencing of the small RNA transcriptome of normal and malignant human B cells identifies hundreds of novel microRNAs. Blood 2010;116:e118-27.
43. Lévesque M, Gatien S, Finnson K, Desmeules S, Villiard E, Pilote M, et al. Transforming growth factor: beta signaling is essential for limb regeneration in axolotls. PLoS One 2007;2:e1227.
44. Lu J, Getz G, Miska EA, Alvarez-Saavedra E, Lamb J, Peck D, et al. MicroRNA expression profiles classify human cancers. Nature 2005;435:834-8.

APA	DEMİRCAN T, AVŞAROĞLU M, ÖZTÜRK G, KESKİN İ (2017). Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. , 125 - 134.
Chicago	DEMİRCAN TURAN,AVŞAROĞLU Mahmut Erhan,ÖZTÜRK Gürkan,KESKİN İlknur Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. (2017): 125 - 134.
MLA	DEMİRCAN TURAN,AVŞAROĞLU Mahmut Erhan,ÖZTÜRK Gürkan,KESKİN İlknur Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. , 2017, ss.125 - 134.
AMA	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. . 2017; 125 - 134.
Vancouver	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. . 2017; 125 - 134.
IEEE	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ "Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi." , ss.125 - 134, 2017.
ISNAD	DEMİRCAN, TURAN vd. "Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi". (2017), 125-134.

APA	DEMİRCAN T, AVŞAROĞLU M, ÖZTÜRK G, KESKİN İ (2017). Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi, 57(3), 125 - 134.
Chicago	DEMİRCAN TURAN,AVŞAROĞLU Mahmut Erhan,ÖZTÜRK Gürkan,KESKİN İlknur Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi 57, no.3 (2017): 125 - 134.
MLA	DEMİRCAN TURAN,AVŞAROĞLU Mahmut Erhan,ÖZTÜRK Gürkan,KESKİN İlknur Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi, vol.57, no.3, 2017, ss.125 - 134.
AMA	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi. 2017; 57(3): 125 - 134.
Vancouver	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi. Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi. 2017; 57(3): 125 - 134.
IEEE	DEMİRCAN T,AVŞAROĞLU M,ÖZTÜRK G,KESKİN İ "Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi." Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi, 57, ss.125 - 134, 2017.
ISNAD	DEMİRCAN, TURAN vd. "Aksolotl Rejenerasyonunun Farklı Evrelerinde miRNA Profilinin Bulunması ve Bulunan miRNA'ların Görevlerinin In-siliko Analizi". Haydarpaşa Numune Eğitim ve Araştırma Hastanesi Tıp Dergisi 57/3 (2017), 125-134.