Resumen de Mecanismos epigenéticos en la diferenciación eritroide y linfoide: el regulador transcripcional CTCF y fármacos epigenéticos
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CTCF es una proteína del tipo “dedos de zinc” implicada en muchas funciones reguladoras entre las que se incluyen activación o represión transcripcional de numerosos genes, unión a secuencias “insulator” y organizador global de la cromatina (Arzate-Mejía et al., 2018; Kim et al., 2015; Xu et al., 2018). Además, CTCF participa en la regulación epigenética de numerosos genes implicados en cáncer como MYC o BCL6.
La eritropoyesis es el proceso de diferenciación de las células madre hematopoyéticas en diferentes progenitores eritroides para finalmente dar lugar a los eritrocitos maduros. Es un proceso altamente regulado y controlado por numerosas citoquinas y factores de crecimiento (Dzierzak and Philipsen, 2013; Nandakumar et al., 2016). Además, el factor de transcripción MYC también participa en la regulación de la diferenciación eritroide (Delgado and Leon, 2010).
Los centros germinales son estructuras dinámicas esenciales para la formación de anticuerpos de alta afinidad. BCL6 es un represor transcripcional indispensable para la generación del centro germinal linfoide. Su expresión tiene que ser reducida para que las células B abandonen el centro germinal y diferencien a células plasmáticas (Song and Matthias, 2018). Los linfomas agresivos, como el linfoma de Burkitt o el linfoma difuso de célula grande derivan de las células B del centro germinal (Swerdlow et al., 2016).
A diferencia de las mutaciones genómicas, las alteraciones epigenéticas son potencialmente reversibles mediante el uso de fármacos, por lo que la terapia con fármacos epigenéticos tiene un enorme potencial para el tratamiento del cáncer (Ahuja et al., 2016). Recientemente, se han realizado estudios con resultados prometedores en los que se combinan inhibidores de HDAC con inhibidores de bromodominios BET (Ramadoss and Mahadevan, 2018).
Los objetivos de este trabajo son estudiar la función de CTCF en la regulación de la diferenciación eritroide en células hematopoyéticas humanas e investigar los efectos de la romidepsina en combinación con JQ1 en el tratamiento de linfoma de células B agresivos.
Los resultados obtenidos demuestran que CTCF tiene un papel fundamental en la eritropoyesis ya que su silenciamiento inhibe la diferenciación eritroide inducida por Ara-C o Imatinib en células K562 y por eritropoyetina en células primarias CD34+ purificadas a partir de sangre de cordón umbilical de recién nacidos. Por otro lado, CTCF se une a las regiones reguladoras de factores de trascripción eritroides (ETS1, GATA2, HEY1, MYB, KLF1, LMO2, NFE2L2 y TCF3) y la unión aumenta durante la inducción de la diferenciación eritroide independientemente del aumento o disminución de la expresión del correspondiente gen. Estos resultados se podrían relacionar con el doble papel de CTCF como activador o represor transcripcional. Además, CTCF se une a las regiones reguladoras de MYC y la unión aumenta durante la inducción de la diferenciación eritroide. Dado que durante la diferenciación eritroide la expresión de MYC disminuye, el aumento de la unión de CTCF a las regiones reguladoras de MYC puede indicar que CTCF regula negativamente la expresión de MYC durante la diferenciación eritroide.
Finalmente, para analizar los efectos del tratamiento combinado con los fármacos epigenéticos romidepsina (inhibidor de histona deacetilasa) y JQ1 (inhibidor de BRD4), tratamos diferentes líneas celulares de linfoma de células B. Los resultados obtenidos indicaron que el tratamiento combinado de romidepsina y JQ1 induce sinérgicamente apoptosis, parada del ciclo celular y diferenciación a célula plasmática en células de linfoma de células B. Además, el tratamiento combinado es más efectivo que cada tratamiento individual, lo que sugiere que JQ1 potencia los efectos de la romidepsina. Nuestros resultados indican que el tratamiento combinado de romidepsina y JQ1 podría ser efectivo en el tratamiento de linfomas de células B.
REFERENCIAS Ahuja N, Sharma AR, Baylin SB. 2016. Epigenetic Therapeutics: A New Weapon in the War Against Cancer. Annu Rev Med 67:73–89. doi:10.1146/annurev-med-111314-035900 Arzate-Mejía RG, Recillas-Targa F, Corces VG. 2018. Developing in 3D: the role of CTCF in cell differentiation. Development 145:dev137729. doi:10.1242/dev.137729 Delgado MD, Leon J. 2010. Myc roles in hematopoiesis and leukemia. Genes Cancer 1:605–616.
Dzierzak E, Philipsen S. 2013. Erythropoiesis: development and differentiation. Cold Spring Harb Perspect Med 3:a011601. doi:10.1101/cshperspect.a011601 Kim S, Yu NK, Kaang BK. 2015. CTCF as a multifunctional protein in genome regulation and gene expression. Exp Mol Med 47:e166. doi:10.1038/emm.2015.33 Nandakumar SK, Ulirsch JC, Sankaran VG. 2016. Advances in understanding erythropoiesis: Evolving perspectives. Br J Haematol. doi:10.1111/bjh.13938 Ramadoss M, Mahadevan V. 2018. Targeting the cancer epigenome: synergistic therapy with bromodomain inhibitors. Drug Discov Today 23:76–89. doi:10.1016/j.drudis.2017.09.011 Song S, Matthias PD. 2018. The transcriptional regulation of germinal center formation. Front Immunol 9:1–9. doi:10.3389/fimmu.2018.02026 Swerdlow SH, Campo E, Pileri SA, Harris NL, Stein H, Siebert R, Advani R, Ghielmini M, Salles GA, Zelenetz AD, Jaffe ES. 2016. The 2016 revision of the World Health Organization classification of lymphoid neoplasms. Blood 127:2375–2390. doi:10.1182/blood-2016-01-643569 Xu D, Ma R, Zhang J, Liu Z, Wu B, Peng J, Zhai Y, Gong Q, Shi Y, Wu J, Wu Q, Zhang Z, Ruan K. 2018. Dynamic Nature of CTCF Tandem 11 Zinc Fingers in Multivalent Recognition of DNA As Revealed by NMR Spectroscopy. J Phys Chem Lett 9:4020–4028. doi:10.1021/acs.jpclett.8b01440
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CTCF transcription factor can interact with a high number of DNA sequences and is involved in the regulation of gene transcription, chromatin insulation, epigenetic regulation and genome organization. Previous results of our group indicated a possible role of CTCF in the regulation of erythroid differentiation. Our results indicate that CTCF downregulation inhibits erythropoiesis through the regulation of erythroid specific genes in human hematopoietic cells. In contrast to genetic alterations, epigenetic modifications are potentially reversible and can be targeted with specific epigenetic drugs. Therapy with epigenetic drugs has an enormous potential in lymphoma-8 treatment. Combination treatment with romidepsin (HDAC inhibitor) and JQ1 (BET bromodomain inhibitor) synergistically induces apoptosis, cell cycle arrest and plasma cell differentiation. These results suggest a potential role for the treatment of aggressive 8-cell lymphomas.
