MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding RNAs that regulate gene expression by binding to the 3' untranslated region (3'UTR) of target mRNAs, inducing mRNA degradation or translation repression. Approximately 50% of miRNA genes are in cancer-associated genomic regions, suggesting that miRNAs play a significant role in tumor biology. Small cell lung cancer (SCLC) is a high-grade neuroendocrine tumor characterized by rapid progression and frequent metastasis. We combined microarray and qRT-PCR analyses to identify miRNAs aberrantly expressed in SCLC. The microarray approach alone identified 19 miRNAs that are significantly overexpressed and 35 miRNAs that are downregulated in SCLC cell lines compared to normal lung. RNA samples from SCLC cell lines and a small number of microdissected primary SCLC tumors were analyzed with qRT-PCR as well. At first we identified 16 overexpressed and 8 downregulated miRNAs in primary SCLC tumor samples, as well as in SCLC cell line samples. 7 downregulated and 8 overexpressed miRNAs were selected for further analysis in a larger panel of individual SCLC tumors and SCLC cell lines. qRT-PCR analysis verified that miR-126 is a uniformly downregulated miRNA, while miR-301 and miR-183 are uniformly overexpressed miRNAs in all SCLC sample types. We analyzed DNA copy number changes in primary SCLC tumors for 5 genomic regions with overexpressed miRNAs. We identified one novel amplified region in SCLC: 7q32.2 contains the miR-183/96/182 cluster. In our further work we demonstrated that miR-126 overexpression has a negative effect on SCLC cell proliferation, by delaying cells in the G1 phase of the cell cycle. Importantly, we identified SLC7A5 as a novel target of miR-126 in SCLC cells. miR-126 downregulates the expression of SLC7A5 at the translation level, and reduces mRNA stability simultaneously. We demonstrated that in SCLC cells, similarly to other tumor types, suppression of SLC7A5 expression has an anti-proliferative effect. SCL7A5 suppression or miR-126 overexpression both delay SCLC cells in the G1 phase, suggesting that the effect of miR-126 on the cell cycle is mediated at least in part through SLC7A5. SLC7A5 provides the essential amino acids that act as signal to enhance growth of cancer cells through mammalian target-of-rapamycin (mTOR)-stimulated translation. Through different targets, miR-126 can negatively regulate PI3K/Akt pathway, which is aberrantly active in a large percentage of SCLC tumors. Therefore, miR-126 is an important negative regulator of the growth and proliferation of SCLC cells, which probably fine-tunes the activity of the PI3K/Akt/mTOR network through multiple targets, including SLC7A5.

A mikroRNS-ek (miRNS) rövid, nemkódoló RNS molekulák, melyek a génexpresszió szabályozásában vesznek részt azáltal, hogy a target mRNS-hez kapcsolódva gátolják azok transzlációját, illetve bizonyos esetekben az mRNS degradációját váltják ki. A tumorbiológiában betöltött szerepüket alátámasztja az a tény is, hogy az ismert miRNS-ek 50%-a olyan genomi régiókban található, melyek tumorokban amplifikálódnak vagy deletálódnak. Az általunk vizsgált tumorttípus a kissejtes tüdőrák (SCLC), ami egy neuroendokrin eredetű, gyorsan metasztatizáló tumor. Kísérleteinkben microarray és qRT-PCR technikák kombinálásával sikerült meghatározni az SCLC-re jellemző miRNS-ek expressziós mintázatát. MiRNS microarray technikával azonosítottunk 19 magas- és 35 alacsony expressziós szintet mutató miRNS-et az SCLC sejtvonalakban a normál tüdőszövethez viszonyítva. A microarray adatoknak megfelelően qRT-PCR technikával sikerült azonosítani 16 magas- és 8 alacsony expressziós szintet mutató miRNS-t az SCLC sejtvonalakban és primer SCLC tumorokban. A továbbiakban nagyszámú primer SCLC tumorban vizsgáltuk a különbözően expresszálódó miRNS-eket. A qRT-PCR egyöntetűen igazolta a miR-126 alacsony, míg a miR-301 és a miR-183 magas expresszióját az összes SCLC mintában, sejtvonalakban és primer tumorokban egyaránt. Kísérleteinkben 5 magas expressziós szintet mutató miRNS kópiaszám változását is megvizsgáltuk és azonosítottunk egy új, SCLC-ben amplifikálódó régiót, a 7q32.2-t, mely tartalmazza a miR-183/96/182 klasztert. További kísérleteinkben az alacsony szinten expresszálódó miR-126 miRNS szerepét vizsgáltuk SCLC sejtekben. Kimutattuk, hogy a miR-126 az SCLC sejtek proliferációját gátolja, a sejtciklus G1 fázisból S fázisba való átmenetét lassítva. Azonosítottunk egy új miR-126 célgént a kissejtes tüdőrákban, az SLC7A5 proteint. Az SCLC sejtekben, más tumorokhoz hasonlóan, az SLC7A5 expressziójának gátlása anti-proliferatív hatással bírt. Mind az SLC7A5 expressziójának gátlása, mind a miR-126 expressziójának növelése késleltette az SCLC sejtek kilépését a sejtciklus G1 fázisából, azt mutatva, hogy a miR-126 sejtciklusra kifejtett hatása részben az SLC7A5 fehérje expressziójának gátlásán keresztül megy végbe. Az SLC7A5 aminosav transzporter gondoskodik az esszenciális aminosavak felvételéről, melyek az mTOR szignál útvonal aktiválásán keresztül szignál molekulaként szolgálnak a tumor sejtek proliferációjához. A miR-126 több fehérjén keresztül vesz részt a PI3K/Akt útvonal szabályozásában, mely az SCLC tumorok nagy részében aberránsan aktív. A miR-126 az SCLC sejtek növekedésének egy fontos negatív regulátora, részben a PI3K/Akt/mTOR szignál útvonalra gyakorolt hatása révén, melyet olyan target géneken keresztül fejthet ki, mint az SLC7A5.