Patrones de distorsión de nucleosomas generalizados y programados en fibras de cromatina de mamíferos individuales.
Año de publicación:
2025
Identificación de PubMed:
39896524
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Presentamos un método a escala genómica para mapear la co-ocupación molecular de nucleosomas, subnucleosomas y otras interacciones proteína-ADN estructuralmente distintas mediante la técnica de huellas de adenina metiltransferasa de alta resolución y lectura larga. La IDLI (Longitudes de Inaccesibilidad Definidas Iterativamente) clasifica los nucleosomas según patrones compartidos de accesibilidad intranucleosómica en: i.) cromatosomas mínimamente accesibles; ii.) octasomas con accesibilidad estereotipada al ADN desde posiciones superhelicoidales (SHL) de ±1 a ±7; iii.) nucleosomas desenrollados altamente accesibles; y iv.) especies subnucleosómicas, como hexasomas, tetrasomas y otras protecciones cortas de ADN. Al aplicar IDLI a la cromatina de células madre embrionarias de ratón (mESC), descubrimos una distorsión nucleosomal generalizada en fibras de cromatina de mamíferos individuales, con más del 85% de los nucleosomas estudiados mostrando grados de ADN accesible intranucleosomalmente. Observamos patrones específicos de dominio epigenómico de coocupación y posicionamiento distorsionado de nucleosomas, incluyendo potenciadores, promotores y secuencias repetidas satélite de ratón. La distorsión nucleosomal está programada por la presencia de factores de transcripción (FT) unidos en motivos cognados; los sitios de unión de FT ocupados están decorados de forma diferencial por nucleosomas distorsionados en comparación con los sitios no unidos, y los experimentos de degradación establecen funciones directas de los FT en la estructuración de los nucleosomas proximales al sitio de unión. Finalmente, aplicamos IDLI en el contexto de hepatocitos primarios de ratón, observando evidencia de distorsión nucleosomal generalizada in vivo. Experimentos genéticos adicionales revelan una función del regulador maestro de hepatocitos, FOXA2, en el impacto directo en la distorsión nucleosomal en elementos reguladores específicos de hepatocitos in vivo. Nuestro trabajo sugiere una plasticidad extrema, pero regulada, en la accesibilidad del ADN nucleosomal a nivel de molécula individual. Además, nuestro estudio ofrece un nuevo marco esencial para modelar la unión de factores de transcripción, la remodelación de nucleosomas y la regulación génica específica de cada tipo celular en distintos contextos biológicos.
Resumen científico:
Presentamos un método a escala genómica para mapear la co-ocupación molecular de nucleosomas, subnucleosomas y otras interacciones proteína-ADN estructuralmente distintas mediante la técnica de huellas de adenina metiltransferasa de alta resolución y lectura larga. La IDLI (Longitudes de Inaccesibilidad Definidas Iterativamente) clasifica los nucleosomas según patrones compartidos de accesibilidad intranucleosómica en: i.) cromatosomas mínimamente accesibles; ii.) octasomas con accesibilidad estereotipada al ADN desde posiciones superhelicoidales (SHL) de +/-1 a +/-7; iii.) nucleosomas desenrollados altamente accesibles; y iv.) especies subnucleosómicas, como hexasomas, tetrasomas y otras protecciones cortas de ADN. Al aplicar IDLI a la cromatina de células madre embrionarias de ratón (mESC), descubrimos una distorsión nucleosomal generalizada en fibras de cromatina de mamíferos individuales, con más del 85% de los nucleosomas estudiados mostrando grados de ADN accesible intranucleosomalmente. Observamos patrones específicos de dominio epigenómico de coocupación y posicionamiento distorsionado de nucleosomas, incluyendo potenciadores, promotores y secuencias repetidas satélite de ratón. La distorsión nucleosomal está programada por la presencia de factores de transcripción (FT) unidos en motivos cognados; los sitios de unión de FT ocupados están decorados de forma diferencial por nucleosomas distorsionados en comparación con los sitios no unidos, y los experimentos de degradación establecen funciones directas de los FT en la estructuración de los nucleosomas proximales al sitio de unión. Finalmente, aplicamos IDLI en el contexto de hepatocitos primarios de ratón, observando evidencia de distorsión nucleosomal generalizada in vivo. Experimentos genéticos adicionales revelan una función del regulador maestro de hepatocitos, FOXA2, en el impacto directo en la distorsión nucleosomal en elementos reguladores específicos de hepatocitos in vivo. Nuestro trabajo sugiere una plasticidad extrema, pero regulada, en la accesibilidad del ADN nucleosomal a nivel de molécula individual. Además, nuestro estudio ofrece un nuevo marco esencial para modelar la unión de factores de transcripción, la remodelación de nucleosomas y la regulación génica específica de cada tipo celular en distintos contextos biológicos.