Naslov (srp)

Epigenetički mehanizmi regulacije ekspresije humanog gena SOX3 i gena faktora pluripotentnosti (SOX2, OCT4, i NANOG) tokom ranih faza neuralne diferencijacije NTera2/D1 ćelija : doktorska disertacija

Autor

Vuković, Vladanka, 1987-, 72792841

Doprinosi

Mojsin, Marija, 1971-, 16087143
Stevanović, Milena, 1959-, 13787495
Brajušković, Goran, 1968-, 13833063
Mojsin, Marija, 1971-, 16087143
Stevanović, Milena, 1959-, 13787495

Opis (srp)

ključne aktere u procesima održavanja pluripotentnosti, ćelijskog opredeljivanja i diferencijacije. Precizno koordinisana aktivnost ovih gena neophodna je za pravilan tok humane neuralne diferencijacije. U ovoj doktorskoj disertaciji analizirani su ekspresioni profili i epigenetički mehanizmi regulacije ekspresije pomenutih gena u ranim fazama neuralne diferencijacije NTeraT2/D1 ćelija indukovane retinoičnom kiselinom. U ovom model sistemu in vitro neuralne diferencijacije detektovane su dinamične izmene u ekspresionim profilima gena SOX1 i SOX3 i gena faktora pluripotentnosti (SOX2, OCT4 i NANOG) tokom ranih faza neuralne diferencijacije. Pokazano je da se ekspresija gena SOX1 i SOX3 aktivira odmah nakon indukcije neuralne diferencijacije ovih ćelija, čime je potvrđena njihova uloga ranih neuralnih markera. Ekspresija gena SOX2, OCT4 i NANOG, koji formiraju jezgro regulatorne mreže odgovorne za održavanje pluripotentnosti, smanjuje se tokom inicijacije neuralne diferencijacije i izlaska NTera2/D1 ćelija iz stanja pluripotentnosti na osnovu čega je zaključeno da signali koji indukuju neuralnu diferencijaciju već u početnim stadijumima dovode do intenzivnih promena u „molekularnom miljeu“ ćelije. U analizi epigenetičkih mehanizama uključenih u regulaciju ekspresije ispitivanih gena praćeni su metilacija DNK i dinamika izmene histonskih posttranslacionih modifikacija na njihovim regulatornim regionima, sa posebnim osvrtom na regulaciju ekspresije gena SOX3. Metodom metilacija-specifičnog PCR-a pokazano je da su promotori gena SOX1 i SOX3 hipometilovani kako u nediferenciranim NTera2/D1 ćelijama, tako i u ćelijama čija je neuralna diferencijacija indukovana retinoičnom kiselinom. Metodom bisulfitnog pirosekvenciranja DNK, koja predstavlja zlatni standard u merenju stepena metilacije, potvrđena je hipometilacija jednog od dva CpG ostrva u okviru promotora gena SOX3 čime je potvrđeno da metilacija DNK nije mehanizam regulacije ekspresije ovog gena u ranim fazama neuralne diferencijacije NTera2/D1 ćelija. Metodom hromatinske imunoprecipitacije analizirani su profili odabranih histonskih posttranslacionih modifikacija na regulatornim regionima gena SOX3 i SOX1 kao i gena faktora pluripotentnosti (SOX2, OCT4 i NANOG). Pokazano je da su izmene u depoziciji aktivirajućih histonskih markera H3K4me3 i H2B-acetil na regulatornim regionima gena SOX3 u korelaciji sa indukcijom ekspresije ovog gena u ranim fazama neuralne diferencijacije NTera2/D1 ćelija. Inicijacija neuralne diferencijacije praćena je smanjenjem prisustva H3K4me3 i H2B-acetil markera na promotoru gena SOX2, dok nijedna od analiziranih histonskih modifikacija nije u korelaciji sa detektovanim ekspresionim profilom gena SOX1...

Opis (srp)

Biologija - Molekularna biologija / Biology- Molecular biology Datum odbrane: 13.05.2021.

Opis (eng)

genes SOX1 and SOX3, together with pluripotency factors (SOX2, OCT4 and NANOG), have key roles in pluripotency maintenace, cell specification and differentiation and they act in a coordinate manner to regulate process of human neurogenesis. This doctoral disertation provides an insight into the expression profiles and epigenetic regulation of these genes during the early phases of retinoic acid-induced neural differentiation of NTera2/D1 cells. In this in vitro model system of human neurogenesis we have demontrated that expression profiles of SOX3 and SOX1 genes and pluripotency factors (SOX2, OCT4 i NANOG) are highly dynamic. It is shown that retinoic acid activates expression of SOX1 and SOX3, confirming their roles as early neural markers in vertebrates. Expression of SOX2, OCT4 and NANOG, which constitute core pluripotency regulatory circuitry, is reduced during the course of neural differentiation, suggesting that response to differentitation-inducing stimuli is followed by fast and intensive changes in cell transcriptome. For the analyses of epigenetic mechanisms acting on regulatory regions of SOX1 and SOX3 genes and pluripotency factors, DNA methylation and histone modifications profiles were examined, with special emphasis on SOX3 gene regulation. Using methylation-specific PCR it is shown that SOX1 and SOX3 gene promoters are hypomethylated in both undifferentiated NTera2/D1 cells and cells induced with retinoic acid. Bisulphite sequencing of the CpG island II in the promoter of SOX3 gene further confirmed that DNA methylation is not a mechanism governing regulation of SOX3 activity during the early stages of NTera2/D1 cell differentiation. Selected histone posttranslational modifications profiles on the regulatory regions of SOX1 and SOX3 genes and pluripotency factors were analyzed using chromatin immunoprecipitation. Changes in abundance of active H3K4me3 and H2B-acetyl marks on SOX3 regulatory regions are correlated with transcriptional activation of this gene. Furthermore, it is demonstrated that initiation of neural differentiation is accompanied by the decrease in H3K4me3 and H2B-acetyl marks on the promoter of SOX2 gene, while none of the analyzed histone modifications was correlated with previously detected SOX1 expression profile. In silico analyses demonstrated that histone profiles on the promoter regions of SOX1 and SOX3 genes in H1 human embryonal stem cells corresponds to bivalent genes with low transcriptional activity, while SOX2 gene promoter is enriched with activating histone marks. Obtained results have demonstrated important differences in the epigenetic mechanisms regulating the expression of SOXB1 family members, despite the existence of their functional redundancy...

Jezik

srpski

Datum

2020

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 2.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Molekularna genetika

SOX3, SOX1, SOX2, OCT4, NANOG, epigenetika, metilacija DNK, histonske modifikacije, NTera2/D1 ćelije, neuralna diferencijacija

577.2(043.3)

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Molekularna genetika

SOX3, SOX1, SOX2, OCT4, NANOG, epigenetics, DNA methylation, histone modifications, NTera2/D1 cells, neural differentiation