Solteiro

Jun 19, 2023

Biologia das Comunicações volume 5, Número do artigo: 1301 (2022) Citar este artigo

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O TGFβ1 desempenha um papel regulador na determinação do destino das células renais e na progressão da fibrose renal. Aqui mostramos uma associação entre SMAD3 e a histona metiltransferase, EZH2, durante a diferenciação celular; ChIP-seq revelou que SMAD3 e EZH2 co-ocupam o genoma em iPSCs e em progenitores de néfron derivados de iPSC. Através da integração da expressão gênica de célula única e do perfil do epigenoma, identificamos miofibroblastos ACTA2+ve/POSTN+ve de novo em organoides renais tratados com TGFβ1, caracterizados pelo aumento da acessibilidade à cromatina cis dependente de SMAD3 e expressão gênica associada à ativação de fibroblastos. Identificamos regulons associados à fibrose caracterizados pelo enriquecimento de SMAD3, AP1, a família ETS de fatores de transcrição e NUAK1, CREB3L1 e RARG, correspondendo a motivos enriquecidos em loci acessíveis identificados por scATACseq. O tratamento com o inibidor específico de EZH2, GSK343, bloqueou a coacessibilidade cis dependente de SMAD3 e inibiu a ativação de miofibroblastos. Este mecanismo, através do qual o TGFβ sinaliza diretamente para a cromatina, representa um determinante crítico de estados fibróticos diferenciados.

O fator transformador de crescimento beta (TGFβ) é um regulador multifuncional, centralmente envolvido na homeostase normal, bem como no crescimento e na regeneração. A desregulação da sinalização do TGFβ está implicada em várias doenças e patologias inflamatórias; notavelmente no contexto da fibrose renal, o TGFβ1 desempenha um papel central como fator pró-fibrótico e é fundamental para impulsionar o desenvolvimento e a progressão da doença renal terminal. A sinalização de TGFβ1 e SMAD2/3 está aumentada em vários modelos animais experimentais1 e em pacientes com doença renal2 e seu potencial terapêutico confirmado como anticorpos neutralizantes e oligodesoxinucleotídeos antisense contra TGFβ e seus receptores atenuam as respostas fibróticas em múltiplos modelos3,4,5,6.

A ativação da transcrição é central para os processos que regulam o destino das células renais e é modulada pela acessibilidade da cromatina em loci reguladores, como promotores e intensificadores. Abordagens amplas do genoma, como DNA-seq e ATAC-seq, mapeando mudanças dinâmicas na acessibilidade da cromatina durante a reprogramação para células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), identificaram que a ocupação do nucleossomo e as regiões abertas da cromatina são alteradas dinamicamente em regiões regulatórias, especialmente no sítios de ligação para reprogramação de fatores de transcrição7,8. Os mecanismos epigenéticos que contribuem para a diferenciação e maturação celular durante o desenvolvimento de órgãos e em resposta a estados metabólicos alterados na doença estão sob intensa investigação, pois isso é amplamente reconhecido como um passo crucial para o avanço da terapêutica regenerativa. Central para este processo é o complexo repressivo polycomb 2 (PRC2), um complexo de remodelação da cromatina que medeia o silenciamento da expressão gênica, mas a identificação de elementos de resposta polycomb permanece indefinida9. Recentemente, identificamos uma interação entre SMAD3 e EZH2 durante a diferenciação de células-tronco10 que, hipoteticamente, desempenha um papel fundamental na regulação do acesso à cromatina no microambiente comprometido do rim fibrótico.

A prevalência de SMAD3 e EZH2 em intensificadores e superintensificadores sugere fortemente um papel na modulação do acesso à cromatina. Os superintensificadores estão subjacentes à identidade, comprometimento da linhagem e plasticidade das células-tronco in vivo e provavelmente estão envolvidos centralmente na determinação do destino celular, onde foi sugerido que eles estão sujeitos a "supersilenciamento", marcado pela perda de H3K27ac e ganho de H3K27me311. É importante ressaltar que a dinâmica dos intensificadores e superintensificadores durante a determinação do destino, por exemplo, durante o reparo de feridas ou a aquisição de plasticidade, é particularmente sensível ao seu microambiente e, portanto, reflete a memória metabólica. O acoplamento de fatores determinantes de linhagem com SMAD3 e EZH2 a essas regiões reguladoras provavelmente influenciará a dinâmica da cromatina necessária para transições fenotípicas em múltiplos contextos. Avanços recentes destacam a notável capacidade de auto-organização das células-tronco pluripotentes para formar organoides renais como uma plataforma para estudos funcionais e interrogativos da função do gene no desenvolvimento e na doença.