Arquitectura regulatoria osteogénica del locus SCPP
Loading...
Date
2021
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad de Concepción.
Abstract
La familia del locus SCPP (Secretory Calcium-binding PhosphoProtein) codifica para
componentes esenciales de matriz del tejido esquelético mineralizado en vertebrados. En el
anfibio Xenopus tropicalis, el locus abarca 150 Kb y contiene los genes Dmp1, Ibsp y Scppa2
que se expresan en hueso. Estos genes se originaron desde un ancestro común por
duplicaciones en tándem. Durante el proceso evolutivo, cada uno de estos genes ha generado
patrones de expresión divergentes. Dmp1 se expresa en osteocitos mientras que Ibsp y Scppa2
se expresan en osteoblastos y osteocitos.
El objetivo de este trabajo fue entender cómo los miembros del locus SCPP son regulados
y por lo tanto pueden desplegar patrones de expresión divergentes. Se propone que dicha
regulación involucra la acción de múltiples MCRs que contactan y coregulan promotores de
miembros coexpresados en etapas específicas del proceso de diferenciación del linaje
osteogénico.
El primer objetivo consistió en combinar hibridación in situ con tinción nuclear con DAPI
usando pruebas exónicas (transcritos citoplasmáticos estables) e intrónicas (transcritos
nucleares transcientes) y se demostró que Ibsp es un gen que se expresa activa y
exclusivamente en osteoblastos y no en osteocitos. Los datos derivados de este trabajo revelaron
un fuerte cambio regulatorio en la transición osteoblasto-osteocito. Ibsp es abruptamente
apagado mientras Dmp1 es rápidamente activado.
En todos los experimentos se incluyó también el gen Sparc debido a que comparte una
historia evolutiva con el gen Sparcl1, del cual derivaron los SCPP por duplicaciones en tándem
y su expresión en hueso es similar a la del gen Ibsp.
Considerando que osteocitos directamente diferencian desde osteoblastos, la expresión
osteocítica reportada previamente para Ibsp y Sparc se debe a la vida media larga de los RNA
mensajeros y no a un proceso activo de transcripción.
Usando el enriquecimiento de marcas de cromatina asociadas a enhancers activos, se
caracterizó la actividad transcripcional en osteoblastos de los MCRs putativos activos y ligados
al locus SCPP y los MCRs ligados a Sparc. Se identificaron 2 enhancers que activan el promotor
de Ibsp, uno proximal (fuerte) y uno distal (débil). Sorpresivamente, el promotor de Scppa2 fue
reprimido por dos MCRs, uno de ellos ligeramente activó el promotor de Ibsp. Ningún enhancer
putativo activó el promotor de Dmp1, lo que era esperado dado que dicho promotor no es activo en osteoblastos. Respecto a Sparc, al menos 3 enhancers fueron activos, dos proximales
(fuertes) y un distal (débil).
Para evaluar si la arquitectura de la cromatina está involucrada en mantener unidos los
miembros SCPP se utilizó el ensayo de Captura de Conformación de Cromosoma Circular (4C seq) en osteoblastos primarios. Se identificaron las interacciones entre los promotores basales
de los genes SCPP con diferentes regiones del genoma. También se demostraron las diferentes
interacciones asociadas al promotor Sparc. Se demostró que los genes SCPP ácidos expresados
en hueso se encuentran en un microdominio de interacciones frecuentes. El enhancer proximal
que activó Ibsp tuvo una alta frecuencia de interacción con su promotor blanco. Se demostró
también que los promotores Ibsp y Dmp1 se contactan. Respecto a Sparc, los enhancers
proximales de mayor actividad en estudios reporteros contactan a su promotor, el enhancer
proximal además muestra cromatina abierta y es conservado en la evolución de vertebrados.
Los resultados de este trabajo permitieron entender cómo los miembros del locus SCPP
se han mantenido en clúster, y cómo han adquirido expresión diferencial en el linaje osteogénico
contribuyendo así al entendimiento de los mecanismos transcripcionales desplegados durante la
transición osteoblasto/osteocito.
Description
Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias Biológicas Área Biología Celular y Molecular.
Keywords
Osteoblastos, Osteocitos, Elementos Silenciadores Transcripcionales, Ciudades y Comunidades Sostenibles