Podrobná analýza sítí nekódujících a kódujících RNA v maligních B buňkách

Bc. Karolína Trachtová

Master's thesis

Detailed analysis of non-coding and coding RNAs networks in malignant B-cells

Abstract:

Tato diplomová práce se zaměřuje na studium interakcí mezi dlouhými nekódujícími RNA (lncRNA) a microRNA zapojených do biologie maligních B buněk. Teorie kompetitivních endogenních RNA naznačuje, že lncRNA mohou vázat microRNA a podílet se tak na regulaci mnohých buněčných procesů. Tento způsob regulace ale ještě není dostatečně objasněn. Za účelem identifikace lncRNA a jejich biologicky významných interakcí jsme vytvořili bioinformatický postup pro analýzu RNA sekvenačních dat. Pomocí dostupných nástrojů jsme vyřešili všechny hlavní problémy analýzy sekvenačních dat procházejících z nekodujících RNA, od prvotní kontroly kvality přes mapování, analýzu exprese a predikci možných interakcí mezi lncRNA a microRNA. Vytvořený postup jsme aplikovali na data od pacientů s chronickou lymfocytární leukémií (CLL) a odhalili 232 rozdílně exprimovaných lncRNA mezi vzorky před a po léčbě Ibrutinibem. Pro tyto nekódující RNA jsme úspěšně identifikovali interakce s microRNA. Při predikci jsme zohlednili mimo jiné konzervaci "seed" regionu a expresi samotných microRNA. Predikované interakce naznačují komplikovaný vztah mezi lncRNA a microRNA a ukazují na významnou roli identifikovaných rozdílně exprimovaných lncRNA v biologii CLL, potenciálně i na jejich využití pro stanovení diagnózy či prognózy. Následně jsme také provedli sestavení transcriptomu maligních B buněk a identifikovali několik možných, dosud neznámých genových isoforem specifických pro CLL.

Abstract:

This master thesis is focused on a study of interactions of long non-coding RNAs~(lncRNAs) and microRNAs (miRNAs) primarily involved in the biology of malignant B cells. The theory of competing endogenous RNA suggests that lncRNAs can act as a "sponge" and sequester miRNAs from their original targets and thus participate in the regulation of cellular processes. This way of regulation is not yet sufficiently explored. To identify functional lncRNAs and their biologically important interactions, we decided to create a bioinformatical workflow for analysis of long RNA and small RNA-Sequencing data. Combining available tools, we referred all major analysis issues of non-coding RNA sequencing data from quality control through mapping, expression analysis and prediction of possible miRNA:lncRNA bindings. Applying the workflow to chronic lymphocytic leukemia (CLL) patient data, 232 differentially expressed lncRNAs were discovered comparing samples before and after Ibrutinib treatment. For these lncRNAs, several miRNA interactions were predicted considering features such as seed conservation and miRNA expression, suggesting the complicated relationship between lncRNAs and miRNAs. The predicted interactions revealed the role of lncRNAs as important regulators in CLL biology and presented their potential for diagnostic and prognostic purposes. Additionally, we also performed transcriptome assembly to identify novel CLL-specific transcripts.

Keywords

dlouhé nekódující RNA, microRNA, leukémie, bioinformatika, sekvenování, sestavení transkriptomu, analýza, long non-coding RNA, leukemia, bioinformatics, sequencing, transcriptome assembly, analysis

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2018
• Supervisor: doc. MUDr. Mgr. Marek Mráz, Ph.D.
• Reader: Mgr. Vojtěch Bystrý, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics