+Descripción
La metilación del ADN en la posición C5 de la citosina desempeña un papel crucial en la expresión génica y la remodelación de la cromatina. Las perturbaciones en los patrones de metilación están implicadas en la tumorigénesis, las enfermedades neurodegenerativas y los trastornos neurológicos. Por lo tanto, el análisis de metiloma es una herramienta de investigación cada vez más valiosa con una gama de aplicaciones, que incluyen estudios sobre regulación génica, diferenciación celular, embriogénesis, envejecimiento, aparición y desarrollo de enfermedades, diversidad fenotípica y evolución en plantas y animales. Novogene proporciona la secuenciación completa del genoma del ADN convertido con bisulfito como un método eficaz para identificar citosinas metiladas individualmente a escala de genoma completo. El alcance profundo del metiloma es vital para comprender la expresión génica y otros procesos que están sujetos a la regulación epigenética.
El Impacto de la Epigenética
En eucariotas, la expresión génica está regulada a nivel de cromatina por la epigenética, definida como cambios heredables en la expresión génica sin alteraciones de la secuencia de nucleótidos de ADN subyacente (Jaenisch y Bird, 2003; Im y Shin, 2015). Estos cambios permanecen cuando las células se dividen mitótica y meioticamente y con frecuencia duran varias generaciones. Las principales marcas epigenéticas dan como resultado la metilación del ADN, las modificaciones de histonas y la remodelación de la cromatina que, a su vez, modifican la accesibilidad de los genes a los factores de transcripción y otros moduladores (Qiu, 2006; Eslaminejad et al., 2013). Estas modificaciones regulan la expresión génica, así como otra función genómica, al cambiar la configuración local de la cromatina o la arquitectura nuclear (Huang et al., 2015).
Epigenética y Células Madre
El análisis del comportamiento de las células madre ha sugerido que, además de la regulación transcripcional, los genomas tienen una mayor alteración epigenética durante el desarrollo embrionario y el mantenimiento del tejido adulto (Reik, 2007). El estudio de los mecanismos epigenéticos que regulan la biología de las células madre había proporcionado importantes conocimientos sobre las propiedades exclusivas de las células madre embrionarias y adultas (Lunyak y Rosenfeld, 2008). Un estudio intrigante informó que tanto Dnmt1 y Dnmt3a; Dnmt3b ESC murinos dobles mutantes mostraron características biológicas normales cuando se cultivaron en condiciones indiferenciadas. Por el contrario, estas células no pueden activar el programa de diferenciación, después de una condición in vitro apropiada, como resultado de la incapacidad de Dnmt para reprimir geness pluripotentes como OCT4 y NANOG (Wu y Sun, 2006). Estos hallazgos sugieren que la alteración de la estructura de la cromatina, inducida por la metilación del ADN, desempeña un papel clave en el control del patrón de expresión génica (Lunyak y Rosenfeld, 2008). la multipotencia de las células madre se reduce. Los genes activos en los progenitores anteriores se silencian progresivamente en las etapas de desarrollo posteriores, mientras que los subconjuntos de genes específicos del tipo de células se activan. En consecuencia, durante la diferenciación celular, la reestructuración de la cromatina se observó, como lo demuestra el cambio en la localización de marcadores heterocromáticos (por ejemplo, proteínas HP1; Meshorer y Misteli, 2006; Lunyak y Rosenfeld, 2008).
Regulación Epigenética de Genes
La regulación epigenética del gen comúnmente se refiere a un proceso heredable y duradero por el cual la expresión génica se maneja a nivel de cromatina sin alteraciones en la secuencia de ADN. La epigenética se considera un puente entre el genotipo y el fenotipo y proporciona un marco para regular las características biológicas clave como la diferenciación celular, el desarrollo, y regeneración tisular (Reik, 2007; Im y Shin, 2015). El paisaje epigenético refleja la estructura dinámica de la cromatina que restringe y permite el acceso del aparato transcripcional a los genes. La eucromatina es la forma menos condensada y más accesible de cromatina asociada con la transcripción génica; Por otro lado, la heterocromatina es la cromatina muy compacta que restringe físicamente el acceso a los factores de transcripción. El equilibrio dinámico entre la eucromatina y la heterocromatina está sujeto a diversas formas de regulaciones epigenéticas, como la metilación del ADN, las modificaciones de histonas, la remodelación de la cromatina y el microARN (miRNA; Fig. 1; Han y Yoon, 2012). Estos mecanismos se consideran marcas epigenéticas que permiten coordinar programas de transcripción.
Epigenética y MSCs
La gran promesa de las MSC para tratamientos clínicos de muchas enfermedades humanas, como defectos óseos, deterioro del cartílago, enfermedades cardiovasculares y metabólicas e isquemia cerebral, ha centrado la atención de médicos e investigadores (Tevenet al., 2011). El elevado número de MSC necesarias para la aplicación terapéutica condujo a un análisis en profundidad de los procedimientos de expansión in vitro, ya que se ha documentado ampliamente que el cultivo a largo plazo puede causar cambios morfológicos y funcionales que afectan la biología celular conocida como "senescencia replicativa" (Wagner, 2012; Galderisi y Giordano, 2014). Interesantemente, la senescencia replicativa de las MSC muestra un potencial de diferenciación reducido y una pérdida progresiva de capacidad de proliferación, aunque se mantienen su cariotipo y estabilidad genómica. Estos temas alimentan el debate debido a las altas demandas de estandarización y seguridad en la medicina regenerativa. Así, el análisis de las posibles alteraciones del patrón regulador epigenético de MSC durante el cultivo in vitro extendido representa un tema candente que debe abordarse. Las modificaciones histónicas y la remodelación de la cromatina parecen estar involucradas en el comportamiento celular variable después del cultivo extendido. Demostramos que el complejo de remodelación de cromatina SWI / SNF desempeña un papel clave en la biología de MSC. La expresión alterada (regulación hacia arriba o hacia abajo) de BRG1, que es la subunidad ATPasa del complejo, promovió la senescencia de las MSC con la supresión de la transcripción NANOG, un componente del circuito transcripcional que rige las funciones de las células madre (Squillaro et al., 2015b).
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