Long non-coding RNAs (lncRNAs) have emerged as crucial regulators of gene expression, with significant roles in both normal physiology and disease processes, including cancer. Recent studies have revealed that lncRNAs can harbour small open reading frames (sORFs) originating from non-canonical start sites, which are capable of encoding stable and functional microproteins. Despite their potential biological significance, the functions of many such microproteins remain largely unexplored. In this dissertation, I characterize a novel lncRNA-derived microprotein, LINC01503-MP, which originates from an sORF within the lncRNA LINC01503. Through a combination of transcriptomic and proteomic analyses, I demonstrate that LINC01503-MP is expressed across multiple tissues, including the kidney, heart, and brain. Subcellular localization studies indicate that LINC01503-MP predominantly resides in the mitochondria, implicating it in mitochondrial function. Moreover, LINC01503-MP is involved in mitochondrial metabolism, as supported by its interaction with several conserved mitochondrial proteins identified through interactome analysis. Functional assays using a colorectal cancer (CRC) cell line HCT116, reveal that overexpression of LINC01503-MP enhances cell proliferation, while its knockdown leads to a significant reduction in proliferative capacity. These interactions suggest a role for LINC01503-MP in pathways associated with energy metabolism and cancer cell survival. Further, immunohistochemical analysis of colon carcinoma tissues demonstrates a marked upregulation of LINC01503-MP in cancerous tissues compared to normal, undifferentiated tissues. These findings align with publicly available transcriptomic data from The Cancer Genome Atlas (TCGA), which indicate that LINC01503 expression is significantly elevated in colorectal cancer. Notably, overexpression of LINC01503-MP was sufficient to rescue the proliferative phenotype in HCT116 cells subjected to siRNA-mediated knockdown of LINC01503, further supporting its functional relevance. Collectively, It identify LINC01503-MP as an evolutionarily young microprotein with a potential role in colorectal cancer progression. By demonstrating its involvement in cell proliferation and mitochondrial metabolism, these findings highlight the potential oncogenic significance of lncRNA-derived microproteins in cancer. This work contributes to the growing understanding of how non-canonical translation events can give rise to biologically active microproteins with disease relevance, emphasizing the need for further exploration of the hidden proteome encoded within lncRNAs.
Langs nicht-kodierende RNAs (lncRNAs) sind entscheidende Regulatoren der Genexpression und spielen eine bedeutende Rolle in der Physiologie und bei Krankheiten, einschließlich Krebs. Neuere Studien zeigen, dass lncRNAs kleine offene Leserahmen (sORFs) enthalten können, die von nicht-kanonischen Startstellen ausgehen und stabile, funktionelle Mikroproteine kodieren. Die Funktionen vieler dieser Mikroproteine sind jedoch noch wenig erforscht. In dieser Dissertation charakterisiere ich das neuartige Mikroprotein LINC01503-MP, das aus einem sORF innerhalb der lncRNA LINC01503 stammt. Durch transkriptomische und proteomische Analysen zeige ich, dass LINC01503-MP in Geweben wie Niere, Herz und Gehirn exprimiert wird. Subzelluläre Lokalisationsstudien zeigen einen vorwiegenden mitochondrialen Präsenz, was auf eine Rolle in mitochondrialen Funktionen hinweist. Funktionelle Studien mit dem kolorektalen Krebszellmodell HCT116 zeigen, dass LINC01503-MP die Zellproliferation fördert, während sein Knockdown die proliferative Kapazität reduziert. Zudem ist LINC01503-MP am mitochondrialen Stoffwechsel beteiligt, wie Interaktionen mit konservierten mitochondrialen Proteinen belegen. Diese deuten auf eine Beteiligung an Signalwegen hin, die mit Energiestoffwechsel und Krebszellüberleben verknüpft sind. Immunhistochemische Analysen von Kolonkarzinom-Gewebe zeigen eine deutliche Hochregulation von LINC01503-MP in Tumoren gegenüber normalem Gewebe. Diese Ergebnisse stimmen mit Daten aus The Cancer Genome Atlas (TCGA) überein, die eine erhöhte LINC01503-Expression in kolorektalem Krebs zeigen. Bemerkenswert ist, dass die Überexpression von LINC01503-MP ausreicht, um den proliferativen Phänotyp in HCT116-Zellen nach Knockdown von LINC01503 zu retten, was seine funktionelle Relevanz unterstreicht. Zusammenfassend identifiziert diese Arbeit LINC01503-MP als ein evolutionär junges Mikroprotein mit potenzieller Rolle in der Progression des kolorektalen Karzinoms. Die Ergebnisse belegen seine Beteiligung an Zellproliferation und mitochondrialem Stoffwechsel und unterstreichen die Onkogene Relevanz von lncRNA-abgeleiteten Mikroproteinen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zum besseren Verständnis, wie nicht-kanonische Translation zu biologisch aktiven Mikroproteinen mit krankheitsrelevanter Funktion führen kann, und betont die Bedeutung der weiteren Erforschung des in lncRNAs versteckten Proteoms.
