Association of self-DNA mediated TLR9-related gene-, DNA methyltransferase and cytokeratin protein expression alterations in HT29-cells to DNA fragment length and methylation status

To understand the biologic role of self-DNA bound to Toll-like Receptor 9 (TLR9), we assayed its effect on gene and methyltransferase expressions and cell differentiation in HT29 cells. HT29 cells were incubated separately with type-1 (normally methylated/nonfragmented), type-2 (normally methylated/fragmented), type-3 (hypermethylated/nonfragmented), or type-4 (hypermethylated/fragmented) self-DNAs. Expression levels of TLR9-signaling and proinflammatory cytokine-related genes were assayed by qRT-PCR. Methyltransferase activity and cell differentiation were examined by using DNA methyltransferase (DNMT1, -3A, -3B) and cytokeratin (CK) antibodies. Treatment with type-1 DNA resulted in significant increase in TLR9 expression. Type-2 treatment resulted in the overexpression of TLR9-related signaling molecules (MYD88A, TRAF6) and the IL8 gene. In the case of type-3 treatment, significant overexpression of NFkB, IRAK2, and IL8 as well as downregulation of TRAF6 was detected. Using type-4 DNA, TRAF6 and MYD88A gene expression was upregulated, while MYD88B, IRAK2, IL8, and TNFSF10 were all underexpressed. CK expression was significantly higher only after type-1 DNA treatment. DNMT3A expression could also be induced by type-1 DNA treatment. DNA structure may play a significant role in activation of the TLR9-dependent and even independent proinflammatory pathways. There may be a molecular link between TLR9 signaling and DNMT3A. The mode of self-DNA treatment may influence HT29 cell differentiation

Applicability of antibody and mRNA expression microarrays for identifying diagnostic and progression markers of early and late stage colorectal cancer

L

Metilációs szabályozás alatt álló gének azonosítása lézerrel kimetszett vastagbéldaganat-sejtekben az adenoma–carcinoma sorrend vizsgálata során = Identification of methylation related genes from Lacer Capture Microdissected colon samples during investigation of adenoma–carcinoma sequence

A DNS metilációs mintázatának megváltozása a tumorok kialakulása során bizonyítottan fontos folyamat. Ez azonban a tumorok különböző mikrokörnyezetében különböző módon játszódik le, amelynek teljes genomszinten történő tanulmányozására még nincs hatékony, nagy áteresztőképességű módszerünk. Célkitűzés: Munkánk célja az, hogy azonosítsuk a vastagbéldaganatok kialakulásában és progressziójában szerepet játszó, DNS-metiláció által szabályozott géneket, génexpressziós vizsgálati módszerek felhasználásával. Ennek alapján olyan génexpresszión alapuló módszert mutatunk be, amely lézerrel kimetszett minták és metilációs sejtkultúra modell együttes felhasználásával lehetővé teszi a vastagbéldaganatokban zajló metilációs események genomszintű tanulmányozását. Anyag és módszer: HT-29 colorectalis adenocarcinoma-sejteket kezeltünk 10 μM 5-aza-2’-dezoxicitidin demetilációs ágenssel, majd meghatároztuk a kezelés hatására növekvő aktivitást mutató géneket. Ezzel párhuzamosan lézeres mikrokimetszéssel elkülönített ép, adenoma- és tumorszöveti mintákból 5000 hámsejtet gyűjtöttünk, majd azonosítottuk az adenoma–carcinoma szekvencia előrehaladtával szekvenciálisan csökkenő expressziót mutató géneket. A két géncsoport összehasonlításával meghatároztuk a feltehetően metilációs szabályozás alatt álló transzkriptumokat. Ezt követően független minták bevonásával RT-PCR megerősítést végeztünk. Következtetések: Az azonosított, adenoma–carcinoma szekvencia előrehaladtával csökkenő működésű gének szabályozása metilációs eseményekkel hozható összefüggésbe. Ennek alapján teljes genomszinten kimutathatók azok a géncsoportok – köztük például tumorszuppresszorok –, amelyek a betegség kialakulása és kórjóslata szempontjából kulcsfontosságúak. A módszerrel azonosított, vastagbéldaganatokra jellemző metilációs mintázatot mutató gének a jövőben kezelési célpontok lehetnek. | Changes of the DNA methylation pattern are proven to be an important process during tumorigenesis. This event can occur in several manners in the tumor microenvironment and there are still not any effective and high-throughput methods for genome-wide analysis of this phenomenon. Aims: Our aim was to identify colorectal cancer development and progression specific marker genes regulated by DNA methylation using gene expression analysis. In this study we present a gene expression-based method combined with a cell culture model, which can be used for a genome-wide analysis of the methylation events during the colorectal tumorigenesis. Materials and methods: Genes, which expression increased after the demethylation were determined in HT-29 colon adenocarcinoma cells treated with 10 μM 5-aza-2’-deoxycitidine. In parallel, 5000 epithelial cells were collected with laser microdissection (LCM) from normal, adenoma and tumorous colonic samples. The genes with gradually decreasing expression along the adenoma–carcinoma sequence were identified. By comparing the two groups, the transcripts, which are supposed to be regulated by methylation, could be determined. Finally, the identified gene set was validated on independent samples using RT-PCR. Conclusion: The regulation of the identified genes showing decreased expression during the adenoma–carcinoma sequence, can be associated with DNA methylation. On the basis of our results, the set of genes including tumorsuppressors can be determined genome-widely, which can be key factors in the formation and the prognosis of the disease. The identified genes showing colorectal cancer specific methylation pattern can be potential therapeutic targets in the future