Análisis de la dinámica transcripcional asociada al desarrollo y regeneración del hueso craneal de Xenopus tropicalis.
| dc.contributor.advisor | Marcellini Liotaud, Sylvain | es |
| dc.contributor.author | Castillo Córdova, Héctor Benjamín | es |
| dc.date.accessioned | 2024-11-05T19:29:48Z | |
| dc.date.available | 2024-11-05T19:29:48Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al grado académico de Doctor en Ciencias Biológicas Área Biología Celular y Molecular | es |
| dc.description.abstract | Hasta la fecha, se desconoce si el programa de regulación génica involucrado en el desarrollo del hueso craneal de los anfibios se reactiva durante la regeneración ósea. Tras una lesión craneal, los renacuajos de Xenopus tropicalis reparan el daño formando un tejido mesenquimatoso no mineralizado a los 5 días post-lesión (5dpl), y posteriormente lo cubren con una capa delgada de hueso (15dpl). Para explorar la relación entre los mecanismos transcripcionales de la osificación craneal durante el desarrollo y la regeneración, realizamos experimentos duplicados de RNA-Seq y ATAC-Seq utilizando tres tipos de muestras: i) región regenerativa temprana (5dpl) y tardía (15dpl), ii) precursores osteogénicos no diferenciados (del mesénquima de larvas NF50) y osteoblastos diferenciados (de cráneos de larvas NF58), y iii) hígado, corazón y pulmón como controles no mineralizados. Determinamos que los osteoblastos en desarrollo poseen una lógica regulatoria bien conservada con los mamíferos, identificando 35 enhancers conservados que, en humano, contienen SNPs, asociados a fenotipos esqueléticos. Los análisis PCA del perfil transcriptómico y del paisaje de cromatina abierta revelan que la regeneración temprana es más similar a los osteoblastos que al mesénquima. Diseñamos un método novedoso para integrar datos de ATAC-seq y RNA-seq, definiendo siete clústeres que permitieron identificar genes sobreexpresados y sus regiones regulatorias específicas. Basados en ontología génica y enriquecimiento de TFBS, determinamos que la red transcripcional de la regeneración temprana está relacionada con la remodelación de la matriz (mmp13), el sistema inmune (spi1) y los precursores osteogénicos (sox2). Sin embargo, carece de los marcadores de patrón embrionario presentes en el mesénquima (nog). En los osteoblastos recién diferenciados de la regeneración tardía, dlx5 cumple un rol clave en la regulación, mientras que el programa genético de los osteoblastos maduros del desarrollo requiere del heterodímero Jun/Fos. En resumen, identificamos un conjunto de enhancers putativos y sus genes diana que se activan en pasos precisos durante el desarrollo y la regeneración del hueso craneal. Nuestros resultados sugieren que los osteoblastos se desdiferencian en un estado celular intermedio mediante la reactivación de genes de pluripotencia como sox2. Este estudio proporciona datos relevantes para entender los mecanismos moleculares que permiten al hueso de los anfibios formarse y regenerarse eficientemente tras un daño crítico. | es |
| dc.description.abstract | It is currently unknown whether the gene regulatory program involved in the development of amphibian cranial bone is reactivated during the regeneration process. After cranial injury, Xenopus tropicalis tadpoles repair the damage by forming unmineralized mesenchymal tissue at 5 days post injury (5dpi), and subsequently covering it with a thin layer of bone at 15 days post-injury (15dpi). To explore the relationship between the transcriptional mechanisms underlying cranial ossification during development and regeneration, we conducted duplicate RNA-Seq and ATAC-Seq experiments using three sample types: i) early (5dpi) and late (15dpi) regenerating regions, ii) undifferentiated osteogenic precursors (from NF50 larval mesenchyme) and differentiated osteoblasts (from NF58 larval skulls), and iii) liver, heart, and lung as non-mineralized controls. We determined that developing osteoblasts have a regulatory logic well-conserved with mammals, identifying 35 conserved enhancers that are associated to SNPs causing human skeletal phenotypes. PCA analyses of the transcriptomic profiles and open chromatin landscapes reveal that early regeneration is more similar to osteoblasts than to mesenchyme. We designed a novel method to integrate ATAC seq and RNA-seq data, defining seven clusters that allowed the identification of overexpressed genes and specific regulatory regions. Based on gene ontology and TFBS enrichment, we determined that the transcriptional network of early regeneration is related to matrix remodeling (mmp13), immune system (spi1), and osteogenic precursors (sox2). However, it lacks embryonic patterning markers present in mesenchyme (nog). In newly differentiated osteoblasts of late regeneration (15dpi), Dlx5 plays a key regulatory role, while the genetic program of mature osteoblasts in development requires the Jun/Fos heterodimer. In summary, we identified a set of putative enhancers and their target genes that are activated at precise steps during cranial bone development and regeneration. Our results suggest that osteoblasts dedifferentiate into an intermediate cellular state of the osteoblastic lineage through the reactivation of pluripotency genes such as sox2. This study provides relevant data to understand the molecular mechanisms that enable amphibian bone to form and regenerate efficiently after critical size damage. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Bioquímica y Biología Molecular | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ciencias Biológicas | es |
| dc.description.sponsorship | Proyecto Fondecyt Regular 1190926 | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/6557 | es |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | en |
| dc.subject | Anfibios Fisiología | es |
| dc.subject | Fisiología animal | es |
| dc.subject | Expresión génica | es |
| dc.title | Análisis de la dinámica transcripcional asociada al desarrollo y regeneración del hueso craneal de Xenopus tropicalis. | es |
| dc.type | Thesis | es |