A gene regulatory network to control EMT programs in development and disease

• Autores: Hassan Fazilaty
• Directores de la Tesis: Angela Nieto (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Número de páginas: 107
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    La transición epitelio-mesenquimática (EMT) desempeña un papel fundamental durante la embriogénesis y la progresión de enfermedades como el cáncer y la fibrosis, mediante la activación de varias familias de factores de transcripción inductores de la EMT (EMT-TF), incluyendo Snail, Zeb, Twist y Prrx. Resultados previos obtenidos en el laboratorio mostraron que los patrones de expresión de PRRX1 y SNAIL1 eran complementarios en embriones de pollo y células cancerosas, y que sus funciones en subprogramas de la EMT, como la regulación de la pluripotencia, también parecían ser distintas. En este estudio, tras examinar el patrón de expresión de estos EMT-TFs en embriones de pez cebra, de pollo y de ratón hemos encontrado que la expresión complementaria de Snail1 y Prrx1 está conservada en los distintos vertebrados. Además, el análisis de bases de datos públicas obtenidos tras la secuenciación del transcriptoma de células individuales (scRNA seq) de pacientes con cáncer de mama, cuello y cabeza, melanoma, y de ratones con fibrosis pulmonar, confirmamos que esta complementariedad también existe en los procesos de EMT patológicos. Tras el estudio del transcriptoma de células cancerosas y experimentos de ganancia y pérdida de función para los dos EMT-TF, junto con el uso de modelos animales, hemos encontrado una red de regulación génica (GRN) donde Snail1 y Prrx1 forman un bucle de retroalimentación negativo, involucrando a la familia miR-15. Esta red promueve un cambio de expresión de Snail1 a Prrx1, siendo Snail1 un gen de respuesta temprana a señales inductoras de EMT, que es seguida por la activación de Prrx1 que, a su vez, atenúa la expresión de Snail1 mediante la familia miR-15. Hemos validado este GRN in vitro e in vivo, revelando sus implicaciones en el desarrollo embrionario y la enfermedad.

  • English

    Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) plays pivotal roles during development and diseases like cancer and fibrosis, through the activation of several EMT transcription factor (EMT-TF) families, including Snail, Zeb, Twist and Prrx. Prior data from the laboratory showed that the patterns of PRRX1 and SNAIL1 expression were complementary in chicken embryos and cancer cells, and that their functions in EMT subprograms, such as the regulation of stemness, also seemed to be distinct. Here, after examining zebrafish, chicken and mouse embryos, we find that this complementary expression of Snail1 and Prrx1 is conserved during vertebrate development. Moreover, analyzing public single-cell RNA sequencing databases of breast, head-and-neck cancer or melanoma patients and from mouse pulmonary fibrosis, we confirmed that this complementary expression is also present in pathological EMTs. By studying the transcriptome of cancer cells, gain and loss of function experiments for the two EMT-TFs, and the use of animal models, we describe a novel gene regulatory network (GRN) where Snail1 and Prrx1 form a double-negative feedback loop, involving miR-15 family. We have found that this GRN triggers an expression switch from Snail1 to Prrx1, with Snail1 being an early-response gene to EMT-inducing signals, which is followed by the activation of Prrx1 that in turn attenuates Snail1 expression through miR-15 family. We have also validated this GRN in vitro and in vivo highlighting its relevance in development and disease