Identificação de RNAs longos não-codificadores de proteínas regulados por micro-RNAs / Identification of long non-protein coding RNAs regulated by micro-RNAs

RESUMO

Estudos recentes têm revelado que a maior parte dos transcritos gerados em células humanas é composta por RNAs não-codificadores de proteínas (ncRNAs). Uma parte desses ncRNAs compreende a classe de RNAs curtos, que possuem menos que 200 nucleotídeos. Os micro-RNAs (miRNAs) fazem parte dessa classe e têm sido alvo de grande interesse, pois são preditos como possíveis reguladores de mais de 60% dos RNAs mensageiros (mRNAs) humanos. Outra classe dos ncRNAs é composta por ncRNAs longos (lncRNAs, com mais de 200 nucleotídeos), que são transcritos a partir de regiões intergênicas e intrônicas do genoma humano e possuem várias funções, muitas delas relacionadas ao controle da expressão de mRNAs. Recentemente, os lncRNAs têm sido caracterizados quanto à sua estrutura e função. No entanto, muito pouco se sabe sobre os mecanismos pelos quais os lncRNAs são regulados. Este trabalho teve como objetivo avaliar se lncRNAs são regulados por miRNAs em células humanas. Para tanto, identificamos lncRNAs ligados ao complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC) em células da linhagem HeLa, utilizando um método aqui desenvolvido de geração de bibliotecas de cDNA direcionadas para sequenciamento em larga escala na plataforma 454/Roche. Em paralelo, sequenciamos os miRNAs ligados ao RISC nestas mesmas células. Os resultados obtidos mostram que centenas de lncRNAs de diversas classes se ligam ao RISC em células HeLa, juntamente com milhares de mRNAs e várias centenas de miRNAs. Entre os miRNAs, encontramos 37 que são preditos como alvejando os lncRNAs detectados. Estes miRNAs constituem possíveis reguladores dos lncRNAs e, portanto, nosso trabalho estabelece um mapa experimental de interações diretas entre lncRNAs e miRNAs. Dentre os lncRNAs identificados ligados ao RISC neste trabalho, destaca-se o TUG1, lincRNA sabidamente envolvido na regulação de genes relacionados à apoptose e ao ciclo celular. Mostramos por ensaio de super-expressão de miRNAs e qPCR que TUG1 é regulado pelo miRNA-148b, um dos miRNAs por nós detectados que possui um sítio alvo altamente conservado em mamíferos localizado na extremidade 3' de TUG1. Em conjunto, este trabalho contribui para o entendimento da regulação dos níveis de expressão de lncRNAs em células humanas e abre perspectivas para a modulação de miRNAs como estratégia de regulação dos níveis e das funções de lncRNAs

ABSTRACT

Recent studies have revealed that the largest fraction of the transcripts generated in human cells is composed of non-protein coding RNAs (ncRNAs). A portion of these RNAs encompasses the class of short RNAs, which are less than 200 nucleotides in length. Micro-RNAs (miRNAs) are part of this class and are of great interest, as they are predicted to target over 60% of the human messenger RNAs (mRNAs). Another class of ncRNAs is composed of long ncRNAs (lncRNAs, longer than 200 nucleotides), which are transcribed from intergenic and intronic regions of the human genome and have several functions, many of them related to the control of the mRNA expression. Recently, the structure and function of lncRNAs have been characterized. However, little is known about the mechanisms involved in lncRNA regulation. This work aimed to evaluate whether lncRNAs are regulated by miRNAs in human cells. For this purpose, we identified lncRNAs bound to the RNA-induced silencing complex (RISC) in HeLa cells using a method developed here for the generation of strand-specific cDNA libraries for large scale RNA-sequencing in the 454/Roche plataform. In parallel, we sequenced the miRNAs bound to RISC in these cells. Our results show that hundreds of lncRNAs from diverse classes are bound to RISC in HeLa cells, along with thousands of mRNAs and several hundred miRNAs. Among the miRNAs we identified 37 that are predicted to target the detected lncRNAs. These miRNAs are possible regulators of the lncRNAs, and therefore our work establishes an experimental map of direct interactions between lncRNAs and miRNAs. The lncRNA TUG1, a lincRNA involved in the regulation of genes related to apoptosis and cell cycle, was identified among the lncRNAs bound to RISC. We showed by miRNA over-expression and qPCR that TUG-1 is regulated by the miRNA-148b, which is one of the miRNAs detected in our sequencings and has a binding site highly conserved in mammals located at the TUG1 3` end. Taken together, our results contribute to the understanding of the regulation of the lncRNA expression levels in human cells and open perspectives for the modulation of miRNAs as a strategy to regulate the levels and functions of lncRNAs