Caracterización de las células mESC knockout de JMJD1B y su impacto en la maduración de la histona H3 recientemente sintetizada

Abstract

La estabilidad del genoma es crucial para su correcto funcionamiento. Esta estabilidad está determinada por una apropiada organización estructural de la cromatina y un ajuste preciso de los niveles de histonas. Durante la fase S del ciclo celular el material genético de la célula debe replicarse para dar origen a una nueva célula hija, para ello se debe contar con un adecuado pool de histonas no sólo para la replicación, sino que también para posibles reparaciones del DNA. Las histonas H3 y H4 una vez que son sintetizadas se someten a una cascada de maduración antes de ser translocadas al núcleo, la que les permite plegarse correctamente y adquirir las PTMs correspondientes (del inglés Post-Translational Modifications). Sin embargo, cuando algún componente de esta cascada falla o existe una interacción aberrante, ya sea la disponibilidad de histonas, alguna de las enzimas modificadoras del DNA e histonas o incluso las modificaciones mismas, esto genera inestabilidad genómica, la que a su vez induce a distintas enfermedades tales como el cáncer. Por su parte, JMJD1B es una histona desmetilasa que participa no solo en la regulación de la estructura y transcripción de la cromatina, sino que también en el establecimiento de PTMs. Datos recientes del laboratorio indican que JMJD1B ajusta el suministro de histonas recientemente sintetizadas para mantener la integridad del genoma y cuya deficiencia, provocaría defectos en el ensamblaje de la cromatina, la detención del ciclo celular en la fase de transición G2-M, daños en el DNA y acumulación de las histonas H3 y H4 en tempranos pasos de la cascada de maduración. Además, existe una alta tasa de mutaciones del gen JMJD1B en pacientes con cáncer y una correlación positiva de las mutaciones JMJD1B con la inestabilidad genómica. Es por ello que nos preguntamos ¿cómo afecta JMJD1B la cascada de maduración de la histona H3? Para lo que postulamos que JMJD1B regula sobre la la interactómica y las PTMs de la histona H3 recientemente sintetizada en células madre embrionarias de ratón, influyendo además sobre su proliferación y diferenciación. Para poder dar respuesta a nuestra pregunta es que nosotros trabajamos con tres líneas de células mESC: WT, KO de JMJD1B y KH2. Las cuales nos permitieron comparar tanto la interatómica como las PTMs de H3 en condiciones normales y ausencia de JMJD1B. En donde se observó que las células KO de JMJD1B presentaron una mayor proliferación que aquellas WT, pero no mostraron diferencias a la hora de diferenciarse. Respecto a la interactómica de la histona H3 en ausencia de JMJD1B, esta presentó un enriquecimiento de la histona H4, HSP90, chaperonas y/o reguladoras de procesos celulares. Mientras que las PTMs en esta condición se ven alteradas, pero dada la dispersión de datos en las distintas muestras no fue posible aseverar nada respecto a sus sustratos H3K9me1/2. Adicionalmente, también se careció de literatura de referencia para estas PTMs en histonas solubles. De este modo, las células knockout de la desmetilasa JMJD1B no sólo crecen más rápido que sus pares WT, sino que también presentan diferencias en el enriquecimiento de distintas proteínas, tales como NASP y HSP90 quienes forman parte de la cascada d maduración de las histonas H3 y H4. De la misma manera, su ausencia no deja indiferente a las PTMs de estas histonas citosólicas, pero se debe retomar la experimentación para validar los resultados al evaluar una tercera muestra.

La estabilidad del genoma es crucial para su correcto funcionamiento. Esta estabilidad está determinada por una apropiada organización estructural de la cromatina y un ajuste preciso de los niveles de histonas. Durante la fase S del ciclo celular el material genético de la célula debe replicarse para dar origen a una nueva célula hija, para ello se debe contar con un adecuado pool de histonas no sólo para la replicación, sino que también para posibles reparaciones del DNA. Las histonas H3 y H4 una vez que son sintetizadas se someten a una cascada de maduración antes de ser translocadas al núcleo, la que les permite plegarse correctamente y adquirir las PTMs correspondientes (del inglés Post-Translational Modifications). Sin embargo, cuando algún componente de esta cascada falla o existe una interacción aberrante, ya sea la disponibilidad de histonas, alguna de las enzimas modificadoras del DNA e histonas o incluso las modificaciones mismas, esto genera inestabilidad genómica, la que a su vez induce a distintas enfermedades tales como el cáncer. Por su parte, JMJD1B es una histona desmetilasa que participa no solo en la regulación de la estructura y transcripción de la cromatina, sino que también en el establecimiento de PTMs. Datos recientes del laboratorio indican que JMJD1B ajusta el suministro de histonas recientemente sintetizadas para mantener la integridad del genoma y cuya deficiencia, provocaría defectos en el ensamblaje de la cromatina, la detención del ciclo celular en la fase de transición G2-M, daños en el DNA y acumulación de las histonas H3 y H4 en tempranos pasos de la cascada de maduración. Además, existe una alta tasa de mutaciones del gen JMJD1B en pacientes con cáncer y una correlación positiva de las mutaciones JMJD1B con la inestabilidad genómica. Es por ello que nos preguntamos ¿cómo afecta JMJD1B la cascada de maduración de la histona H3? Para lo que postulamos que JMJD1B regula sobre la la interactómica y las PTMs de la histona H3 recientemente sintetizada en células madre embrionarias de ratón, influyendo además sobre su proliferación y diferenciación. Para poder dar respuesta a nuestra pregunta es que nosotros trabajamos con tres líneas de células mESC: WT, KO de JMJD1B y KH2. Las cuales nos permitieron comparar tanto la interatómica como las PTMs de H3 en condiciones normales y ausencia de JMJD1B. En donde se observó que las células KO de JMJD1B presentaron una mayor proliferación que aquellas WT, pero no mostraron diferencias a la hora de diferenciarse. Respecto a la interactómica de la histona H3 en ausencia de JMJD1B, esta presentó un enriquecimiento de la histona H4, HSP90, chaperonas y/o reguladoras de procesos celulares. Mientras que las PTMs en esta condición se ven alteradas, pero dada la dispersión de datos en las distintas muestras no fue posible aseverar nada respecto a sus sustratos H3K9me1/2. Adicionalmente, también se careció de literatura de referencia para estas PTMs en histonas solubles. De este modo, las células knockout de la desmetilasa JMJD1B no sólo crecen más rápido que sus pares WT, sino que también presentan diferencias en el enriquecimiento de distintas proteínas, tales como NASP y HSP90 quienes forman parte de la cascada d maduración de las histonas H3 y H4. De la misma manera, su ausencia no deja indiferente a las PTMs de estas histonas citosólicas, pero se debe retomar la experimentación para validar los resultados al evaluar una tercera muestra.