Увеличение эффективности соматического перепрограммирования при нокауте гена Kaiso

1 ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, 119071 Москва, Россия; электронная почта: zhenilo@biengi.ac.ru

2 Институт медицинских исследований Израиль–Канада, Медицинская школа Еврейского университета, 91120 Иерусалим, Израиль

3 ООО «Эбботт Лэбораториз», медицинский отдел, 125171 Москва, Россия

Поступила в редакцию 09.11.2018
После доработки 27.11.2018
Принята к публикации 27.11.2018

DOI: 10.1134/S0320972519030102

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Kaiso, репрограммирование, метилирование ДНК, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки.

Аннотация

Репрограммирование соматических клеток — процесс, связанный с преодолением установленного эпигенетического барьера. Ключевыми событиями в этом процессе являются изменения ландшафта метилирования ДНК и модификаций гистонов. Исследование факторов, влияющих на эпигенетическую пластичность, позволяет не только раскрыть принципы, лежащие в основе репрограммирования, но и найти возможные способы влияния на этот процесс. Транскрипционный фактор Kaiso является одним из белков-интерпретаторов метилированной ДНК. Связываясь с метилированной ДНК, Kaiso привлекает корепрессионные комплексы, влияющие на структуру хроматина. В данной работе было показано, что нокаут гена Kaiso способствует более эффективному соматическому репрограммированию, влияя как на пролиферацию клеток, так и на метилирование ДНК. Предполагаемой причиной увеличения эффективности соматического репрограммирования при нокауте гена Kaiso является снижение уровня метилирования в промоторной области Oct4 в эмбриональных фибробластах мыши до начала репрограммирования.

Текст статьи

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена в рамках государственного задания № 01201371085 ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН.

Благодарности

Авторы выражают благодарность д.б.н. Томилину А.Н. за предоставление 4F2A-животных с доксициклин-индуцируемой кассетой с факторами Яманаки и вектора pHAGE-STEMCCA и д.б.н. Лагарьковой М.А. за предоставление векторов для вирусной инфекции клеток, а также консультации и помощь в налаживании работы с ИПСК.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Все применимые международные, национальные и/или институциональные принципы ухода и использования животных были соблюдены.

Список литературы

1. Takahashi, K., and Yamanaka, S. (2006) Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors, Cell, 126, 663–676, doi: 10.1016/j.cell.2006.07.024.

2. Lee, D.S., Shin, J.Y., Tonge, P.D., Puri, M.C., Lee, S., Park, H., Lee, W.C., Hussein, S.M., Bleazard, T., Yun, J.Y., Kim, J., Li, M., Cloonan, N., Wood, D., Clancy, J.L., Mosbergen, R., Yi, J.H., Yang, K.S., Kim, H., Rhee, H., Wells, C.A., Preiss, T., Grimmond, S.M., Rogers, I.M., Nagy, A., and Seo, J.S. (2014) An epigenomic roadmap to induced pluripotency reveals DNA methylation as a reprogramming modulator, Nat. Commun., 5, 5619, doi: 10.1038/ncomms6619.

3. Defossez, P.A., and Stancheva, I. (2011) Biological functions of methyl-CpG-binding proteins, Prog. Mol. Biol. Transl. Sci., 101, 377–398, doi: 10.1016/B978-0-12-387685-0.00012-3.

4. Yoon, H.G., Chan, D.W., Reynolds, A.B., Qin, J., and Wong, J. (2003) N-CoR mediates DNA methylation-dependent repression through a methyl CpG binding protein Kaiso, Mol. Cell, 12, 723–734, doi: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2003.08.008.

5. Zhenilo, S., Deyev, I., Litvinova, E., Zhigalova, N., Kaplun, D., Sokolov, A., Mazur, A., and Prokhortchouk, E. (2018) DeSUMOylation switches Kaiso from activator to repressor upon hyperosmotic stress, Cell Death Differ., 25, 1938–1951, doi: 10.1038/s41418-018-0078-7.

6. Prokhortchouk, A., Sansom, O., Selfridge, J., Caballero, I.M., Salozhin, S., Aithozhina, D., Cerchietti, L., Meng, F.G., Augenlicht, L.H., Mariadason, J.M., Hendrich, B., Melnick, A., Prokhortchouk, E., Clarke, A., and Bird, A. (2006) Kaiso-deficient mice show resistance to intestinal cancer, Mol. Cell. Biol., 26, 199–208, doi: 10.1128/MCB.26.1.199-208.2006.

7. Pierre, C.C., Longo, J., Mavor, M., Milosavljevic, S.B., Chaudhary, R., Gilbreath, E., Yates, C., and Daniel, J.M. (2015) Kaiso overexpression promotes intestinal inflammation and potentiates intestinal tumorigenesis in ApcMin/+ mice, Biochim. Biophys. Acta, 1852, 1846–1855, doi: 10.1016/j.bbadis.2015.06.011.

8. Nefzger, C.M., Alaei, S., Knaupp, A.S., Holmes, M.L., and Polo, J.M. (2014) Cell surface marker mediated purification of iPS cell intermediates from a reprogrammable mouse model, J. Vis. Exp., 6, e51728, doi: 10.3791/51728

9. Sommer, C.A., Stadtfeld, M., Murphy, G.J., Hochedlinger, K., Kotton, D.N., and Mostoslavsky, G. (2009) Induced pluripotent stem cell generation using a single lentiviral stem cell cassette, Stem Cells, 27, 543–559, doi: 10.1634/stemcells.2008-1075.

10. Papp, B., and Plath, K. (2013) Epigenetics of reprogramming to induced pluripotency, Cell, 152, 1324–1343, doi: 10.1016/j.cell.2013.02.043.

11. Kretsovali, A., Hadjimichael, C., and Charmpilas, N. (2012) Histone deacetylase inhibitors in cell pluripotency, differentiation, and reprogramming, Stem Cells Int., 2012, 184154, doi: 10.1155/2012/184154.

12. Zhang, W., Feng, G., Wang, L., Teng, F., Wang, L., Li, W., Zhang, Y., and Zhou, Q. (2018) MeCP2 deficiency promotes cell reprogramming by stimulating IGF1/AKT/mTOR signaling and activating ribosomal protein-mediated cell cycle gene translation, J. Mol. Cell Biol., 10, 515–526, doi: 10.1093/jmcb/mjy018.

13. Spruijt., C.G., Gnerlich, F., Smits, A.H., Pfaffeneder, T., Jansen, P.W., Bauer, C., Munzel, M., Wagner, M., Muller, M., Khan, F., Eberl, H.C., Mensinga, A., Brinkman, A.B., Lephikov, K., Muller, U., Walter, J., Boelens, R., van Ingen, H., Leonhardt, H., Carell, T., and Vermeulen, M. (2013) Dynamic readers for 5-(hydroxy)methylcytosine and its oxidized derivatives, Cell, 152, 1146–1159, doi: 10.1016/j.cell.2013.02.004.

14. Liu, Y., Olanrewaju, Y.O., Zheng, Y., Hashimoto, H., Blumenthal, R.M., Zhang, X., and Cheng, X. (2014) Structural basis for Klf4 recognition of methylated DNA, Nucleic Acids Res., 42, 4859–4867, doi: 10.1093/nar/gku134.

15. Sardina, J.L., Collombet, S., Tian, T.V., Gomez, A., Di Stefano, B., Berenguer, C., Brumbaugh, J., Stadhouders, R., Segura-Morales, C., Gut, M., Gut, I.G., Heath, S., Aranda, S., Di Croce, L., Hochedlinger, K., Thieffry, D., and Graf, T. (2018) Transcription factors drive Tet2-mediated enhancer demethylation to reprogram cell fate, Cell Stem Cell, 23, P727–741.E9, doi: 10.1016/j.stem.2018.08.016.

16. Жигалова Н.А., Соколов А.С., Прохорчук Е.Б., Женило С.В. (2015) S100A3 – новый ген-мишень белка Kaiso в коже млекопитающих, Мол. биология, 49, 362–365, doi: 10.1134/S002689331502017X.