Caracterización de la función de la des-metilasa de la lisina 27 de la histona h3 jmjd3 en respuesta a la vía del tgfbeta durante la neurogénesis
- Autores: Concepción Estarás Ibáñez
- Directores de la Tesis: María Ángeles Martínez Balbás (dir. tes.), Antonio Zorzano Olarte (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2011
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jorge Ferrer Marrades (presid.), Alejandro Vaquero García (secret.), Montserrat (Corominas Guiu) Corominas (voc.)
- Materias:
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- Resumen
PREÁMBULO:
Durante el desarrollo, las vías de señalización guían a las células progenitoras hacia su destino celular de una manera espacio-temporal apropiada. Dentro de la célula, las vías de señalización integran su señal en el núcleo a través de los factores de transcripción regulando la expresión de genes diana [1]. La estructura de la cromatina de los genes diana debe remodelarse para poder ejecutar la orden llevada a cabo por los factores de transcripción [2-3]. En este momento entran en juego los co-factores, que en asociación con los efectores nucleares de las vías, modifican la estructura de la cromatina del promotor, facilitando o evitando el reclutamiento de la maquinaria de transcripción y condicionando así la expresión de los genes diana. La vía del TGFß es clave en el desarrollo y en concreto durante la neurogénesis regula procesos generales como proliferación, diferenciación y apoptosis [4-8]. En esta tesis hemos identificado un nuevo co-factor de la vía del TGFß; la des-metilasa de la lisina 27 de la histona H3 JMJD3, y hemos descrito a nivel fenotípico y molecular su implicación en la función del TGFß durante el desarrollo del sistema nervioso.
RESULTADOS:
El primer punto que desarrollamos fue investigar si existen interacciones entre los efectores intracelulares de la vía del TGFß (Smad2 y Smad3) y las des-metilasas de la H3K27me3 JMJD3 y UTX. En nuestro modelo de estudio de células madre neurales identificamos una interacción entre la forma fosforilada (activa) de Smad3 y JMJD3. Esta interacción sugería que estas dos proteínas podrían regular la transcripción de un conjunto de genes en común. Con el objetivo de encontrar dianas co-reguladas por Smad3 y JMJD3 decidimos realizar un microarray de expresión. Como resultado del análisis del microarray observamos que Smad3 y JMJD3 co-regulan 782 genes en común. Además análisis de ontología de genes agrupaban estas dianas en procesos asociados con desarrollo y neurogénesis. Estudios posteriores realizados en la médula espinal del pollo confirmaron que Smad3 y JMJD3 regulan genes claves implicados en diferenciación neuronal.
Posteriormente investigamos el mecanismo molecular de regulación transcripcional mediado por Smad3 y JMJD3. En primer lugar identificamos que Smad3 y JMJD3 se unen a promotores comunes para regular su transcripción, y además confirmamos que Smad3 es el encargado de reclutar a JMJD3 a las dianas génicas comunes. La unión de JMJD3 a estos promotores se asocia con la des-metilación de la lisina 27 y con su activación transcripcional. Finalmente identificamos una función nueva asociada a esta des-metilasa en el proceso de elongación transcripcional. Mediante el análisis del proceso de elongación en presencia y ausencia de JMJD3 en respuesta a TGFß, observamos que JMJD3 es un factor esencial en el proceso de elongación transcripcional inducido por esta vía de señalización.
RESUMEN GLOBAL: La interpretación global de los resultados obtenidos en esta tesis nos permite generar un modelo sobre el mecanismo de cooperación funcional llevado a cabo por Smad3 y JMJD3: en células madre neurales, las proteínas Smad3 y JMJD3 interaccionan de manera dependiente a la activación de la vía del TGFß. Los complejos Smad3-JMJD3 co-regulan un conjunto de genes en común, principalmente asociados a desarrollo. El mecanismo de activación mediado por JMJD3 no es exclusivo de la des-metilación de la lisina 27 de la histona H3 del promotor, sino que viaja a la región intragénica junto con la RNAPII facilitando la elongación de los genes en respuesta al TGF ß.
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