Una firma de cromatina única descubre potenciadores tempranos del desarrollo en humanos.
Año de publicación:
2011
Identificación de PubMed:
21160473
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Las transiciones del destino celular implican la integración de información genómica codificada por elementos reguladores, como potenciadores, con el entorno celular. Sin embargo, la identificación de secuencias genómicas que controlan el desarrollo embrionario humano representa un desafío formidable. Aquí mostramos que en las células madre embrionarias humanas (hESC), firmas de cromatina únicas identifican dos clases distintas de elementos genómicos, los cuales están marcados por la presencia de los reguladores de cromatina p300 y BRG1, la monometilación de la histona H3 en la lisina 4 (H3K4me1), y baja densidad nucleosomal. Además, los elementos de la primera clase se distinguen por la acetilación de la histona H3 en la lisina 27 (H3K27ac), se superponen con potenciadores de hESC previamente caracterizados y se ubican proximalmente a los genes expresados en hESC y el epiblasto. Por el contrario, los elementos de la segunda clase, que denominamos 'potenciadores preparados', se distinguen por la ausencia de H3K27ac, enriquecimiento de la trimetilación de la histona H3 lisina 27 (H3K27me3), y están vinculados a genes inactivos en hESC y, en cambio, están involucrados en la orquestación. primeros pasos en la embriogénesis, como la gastrulación, la formación del mesodermo y la neurulación. De acuerdo con la identidad equilibrada, durante la diferenciación de hESC en neuroepitelio, un subconjunto de potenciadores equilibrados específicos del neuroectodermo adquiere una firma de cromatina asociada con potenciadores activos. Cuando se analizan en embriones de pez cebra, los potenciadores preparados son capaces de dirigir la expresión específica del tipo de célula y de la etapa característica de su gen de desarrollo proximal, incluso en ausencia de conservación de secuencia en el genoma del pez. Nuestros datos demuestran que los potenciadores tempranos del desarrollo están premarcados epigenéticamente en las hESC e indican un papel no apreciado de H3K27me3 en los elementos reguladores distales. Además, la riqueza de nuevas secuencias reguladoras identificadas aquí proporciona un recurso invaluable para estudios y aislamiento de poblaciones de células raras y transitorias que representan las primeras etapas de la embriogénesis humana.
Resumen científico:
Las transiciones del destino celular implican la integración de información genómica codificada por elementos reguladores, como potenciadores, con el entorno celular. Sin embargo, la identificación de secuencias genómicas que controlan el desarrollo embrionario humano representa un desafío formidable. Aquí mostramos que en las células madre embrionarias humanas (hESC), firmas de cromatina únicas identifican dos clases distintas de elementos genómicos, los cuales están marcados por la presencia de los reguladores de cromatina p300 y BRG1, la monometilación de la histona H3 en la lisina 4 (H3K4me1), y baja densidad nucleosomal. Además, los elementos de la primera clase se distinguen por la acetilación de la histona H3 en la lisina 27 (H3K27ac), se superponen con potenciadores de hESC previamente caracterizados y se ubican proximalmente a los genes expresados en hESC y el epiblasto. Por el contrario, los elementos de la segunda clase, que denominamos 'potenciadores preparados', se distinguen por la ausencia de H3K27ac, enriquecimiento de la trimetilación de la histona H3 lisina 27 (H3K27me3), y están vinculados a genes inactivos en hESC y, en cambio, están involucrados en la orquestación. primeros pasos en la embriogénesis, como la gastrulación, la formación del mesodermo y la neurulación. De acuerdo con la identidad equilibrada, durante la diferenciación de hESC en neuroepitelio, un subconjunto de potenciadores equilibrados específicos del neuroectodermo adquiere una firma de cromatina asociada con potenciadores activos. Cuando se analizan en embriones de pez cebra, los potenciadores preparados son capaces de dirigir la expresión específica del tipo de célula y de la etapa característica de su gen de desarrollo proximal, incluso en ausencia de conservación de secuencia en el genoma del pez. Nuestros datos demuestran que los potenciadores tempranos del desarrollo están premarcados epigenéticamente en las hESC e indican un papel no apreciado de H3K27me3 en los elementos reguladores distales. Además, la riqueza de nuevas secuencias reguladoras identificadas aquí proporciona un recurso invaluable para estudios y aislamiento de poblaciones de células raras y transitorias que representan las primeras etapas de la embriogénesis humana.