Date of Award
9-2022
Document Type
Dissertation
Degree Name
Doctor of Philosophy in Biomedical Sciences
Department
Anatomy
First Advisor
Dr Starling Emarald Bright
Abstract
It is well established that the genome is pervasively transcribed. Only 2% of those transcripts are translated into proteins, and the remaining 98% are non-translated, generating the non-coding RNAs (ncRNAs) species. A close observation of these transcripts directed the scientific community to their increasing potential functional roles in the cells. Indeed, the literature exponentially unveils this notion, with many ncRNAs showing substantial and variable biological functions. The field is in its infancy; however, efforts are accelerating to discover and define this ocean of new species.
Long non-coding RNAs (lncRNAs) are sub-species of ncRNAs with an arbitrary size of more than 200 nucleotides with fewer coding abilities. They are expressed in a controlled manner in different tissue types and developmental phases. They show very low sequence conservation among other species. The functional significance of lncRNAs is exponentially identified in many organisms, including humans.
In this Dissertation, we tried to characterize an intriguing lncRNA, PROINS, in human pancreatic β-cells. PROINS is located upstream of the master regulator of β -cells, pancreatic and duodenal homeobox1 (PDX1) on chromosome 13 in humans. Hence, it was fascinating to study its possible regulatory roles in these metabolically vital cells. The main objective of this work is to characterize PROINS in human pancreatic β -cells, with a focus on its possible regulatory effects on insulin production. After verifying the existence of the lncRNA PROINS in human pancreatic β -cells, we studied its expression in various human tissues and assessed its subcellular localization. We analyzed its expression in response to glucose stimulation in human b-cell model 1.1B4, followed by a gain of function and loss of function studies of PROINS, and observed the consequence of this perturbation on mainly insulins expression.
Interestingly, we have identified that PROINS upregulates INS expression in these cells. However, we did not find any correlation between this regulatory function and the vital transcription factor of β -cell, PDX1as we anticipated. Instead, we did show a possible interaction of PROINS with the Maf Avian musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog A (MAFA). MAFA is another well-recognized transcription factor in β-cell, which plays an essential role in glucose-stimulated insulin secretion. This study sheds light on a novel regulatory layer of the insulin gene. Perturbation of insulin expression in كcells is an important underlying cause of type 2 diabetes (T2D) and type 1 diabetes (T1D). Thus, further understanding of insulin production's intricate regulatory mechanisms would open opportunities for novel therapies for both types of diabetes.
Recommended Citation
Lootah, Shareena Saeed, "CHARACTERIZATION OF THE LONG NON-CODING RNA PROINS IN HUMAN PANCREATIC β-CELL" (2022). Dissertations. 333.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_dissertations/333
Comments
توصيف الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر PROINS في خلية بيتا البنكرياسية البشرية
من المتعارف عليه حاليا أن الجينوم يتم نسخه على نطاق واسع، وأن %2 فقط من تلك النسخ تتم ترجمتها إلى بروتين في حين أن النصوص المتبقية ال 98% لا تترجم، علما بأنه قد أدت الملاحظة الدقيقة لهذه النسخ غير المترجمة إلى توجيه المجتمع العلمي إلى الأدوار الوظيفية المتزايدة المحتملة لها في الخلايا، وفعلا أكدت الاكتشافات الحديثة بشكل متزايد هذا التوقع، ونستطيع التنويه الى أنه هنالك تسارع آني للجهود البحثية لاكتشاف وتعريف هذا العالم الجديد من أنواع الحمض النووي الريبي غير المشفر (ncRNAs) مع العلم بأن هذه الأبحاث لا تزال في مهدها.
إن الأحماض النووية الريبية الطويلة غير المشفرة (lncRNAs) هي أحد أنواع ال ncRNAs والتي تتميز بطول لا يزيد عن 200 نيوكليوتيد، ولديها قدرات هزيلة للتشفير أو للترجمة إلى بروتين فعال. هذه الأنواع يتم التعبير عنها بطريقة منظمه في أنواع مختلفة من الأنسجة ومراحل النمو المختلفة، ولا تبدي ثباتا في الظهور في الكائنات المختلفة وإنما يختص بها جنس دون الآخر. وقد تم تحديد الكثير من IncRNAs في الثدييات، بما في ذلك البشر.
في هذه الأطروحة، حاولنا توصيف الحمض النووي الريبي الطويل غير المشفر PROINS في خلايا البنكرياس البشرية. يقع ال PROINS في منطقة تسبق المنظم الرئيسي لخلايا البنكرياس والاثني عشر المثلية 1 (PDX1) على الكروموسوم 13 في البشر. ومن ثم كان من الأهمية دراسة أدواره التنظيمية المحتملة في هذه الخلايا الحيوية.
الهدف الرئيسي من هذا العمل كما ذكرنا هو توصيف PROINS في خلايا البنكرياس البشرية، مع التركيز على آثاره التنظيمية المحتملة على إنتاج الأنسولين. مما يجدر الإشارة إليه بأن هذا الهدف استدعى إنجاز التجارب والدراسات على المنوال التالي، أولا التحقق من وجود lncRNA PROINS في خلايا البنكرياس البشرية، ومن ثم القيام بدراسة تعبيره في الأنسجة البشرية المختلفة، كما قمنا أيضًا بتقييم التوطين المفضل لها في الخلية. ومن بعد ذلك استخدمنا نموذج خلية البنكرياس البشري 1.1B4 لتقييم ودراسة تعبيره تحت طائلة تحفيز هذه الخلايا بالجلوكوز، ودرسنا تأثير اكتساب أو فقدان وظيفة PROINS فيها في محاولة لتقييم نتيجة هذا الاضطراب في التعبير على نسخ وإنتاج الأنسولين ، من المثير للاهتمام أننا استطعنا أن نحدد ارتباطا بين التعبير عن PROINS والأنسولين في هذه الخلايا، والذي قد تم التحقق منه من خلال نتائج هذه التجارب، وعلى عكس ما توقعنا لم نجد أي ارتباط بين هذه الوظيفة التنظيمية للأنسولين وعامل النسخ الحيوي لخلية بيتا PDX1 ، بدلاً من ذلك ، بدى لنا تفاعلاً محتملاً لـ PROINS مع منطقة المحسن المحفوظة للجين INS، ومن المحتمل أن يكون هذا التفاعل متزامنا مع تفاعل الساركوما الليفية الورمية المتجانسة MAFA) Maf Avian A) في تلك المنطقة. إن MAFA هو عامل نسخ آخر معروف جيدًا في خلية بيتا، ومعروف بأنه يلعب دورًا أساسيًا في إفراز الأنسولين المحفز بالجلوكوز.
نستطيع أن نقول بأن هذه الدراسة ألقت الضوء على طريقة تنظيمية جديدة لجين الأنسولين، مما من شأنه أن يفتح فرصا هائلة أمام محاولات اكتشاف علاجات جديدة وفعالة لأمراض السكري، سواء من النوع الأول أو الثاني والذي يعد اضطراب تعبير الأنسولين فيهما من خلال اعتلال وظيفة الخلايا بيتا المسبب الأساسي لهما، مما ذكر سابقا فإن المزيد من الفهم للآليات التنظيمية المعقدة لإنتاج الأنسولين في خلايا بيتا من خلال هذه الدراسة ومثيلاتها، من شأنه أن يفتح آفاقا واسعة للمزيد من الاكتشافات في هذا المجال المهم جدا، وخصوصا مع استشراء الأمراض الاستقلابية و بالأخص أمراض السكري بين الأفراد عالميا ومحليا.