Deciphering the role of URI in embryo development

• Autores: Sergio de la Rosa García
• Directores de la Tesis: Nabil Djouder (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 139
• Títulos paralelos:
  • El papel de URI en el desarrollo del embrión
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    El desarrollo embrionario en mamíferos es sostenido por las células madre pluripotentes del epiblasto (EPI) que tienen la capacidad de generar todo tipo de células en el cuerpo adulto. Este potencial pluripotente es sostenido en un programa de transcripción de genes gobernado por OCT4 y SOX2. Recientemente se identificaron células embrionarias in vitro que carecían de la expresión de estos factores de trascripción pluripotentes, transitando hacia un estadio parecido a totipotencia y similar a los blastómeros del embrión de 2 células (2C), lo cual confiere mayor potencial de desarrollo. Cómo la estabilidad de estos factores de pluripotencia es controlada para mantener el desarrollo embrionario y cómo se pierde su expresión durante la transición inversa hacia totipotencia sigue siendo desconocida. En este estudio demostramos que la expresión de la proteína co-chaperona prefoldina no convencional de interacción con RPB5 (URI), coincide con un sesgo en la identidad celular hacia pluripotencia en células de embrión temprano de ratón. Ablación genética de URI en embriones de ratón y experimentos de quimeras en combinación con varios análisis ómicos, demuestran que URI es necesario para la transición de totipotencia-a-pluripotencia. La pérdida de expresión de URI notablemente induce el arresto embrionario en estadio 2C y promueve un estado similar a totipotencia en células embrionarias de ratón (mESCs) al desencadenar la degradación de OCT4 y SOX2 vía proteasoma. La disminución de los niveles de URI en células similares a totipotentes correlaciona con la pérdida de OCT4 y SOX2 de manera importante. Además, la inhibición del proteasoma en estas células similares a totipotentes sorprendentemente restablece la expresión de OCT4 y SOX2. En cuanto al mecanismo, observamos que URI se une de manera directa a los factores de transcripción de pluripotencia OCT4 y SOX2, salvaguardándolos de la degradación mediada por proteasoma. Conjuntamente, nuestros resultados identifican un mecanismo por el cual URI es imprescindible para el origen y mantenimiento de la pluripotencia en el desarrollo embrionario temprano. La pérdida de expresión de URI proporciona un nuevo mecanismo de transición desde pluripotencia hacia totipotencia, esclareciendo nuevas vías hacia la generación de células madre totipotentes estables para la medicina regenerativa, modelos de enfermedad y la generación de embriones artificiales

  • English

    Mammalian development is sustained by a subset of pluripotent epiblast (EPI) stem cells that have the ability to generate all cell types in the body. This pluripotency potential lies in a transcriptional network-program governed by OCT4 and SOX2. Recent findings identify cells in vitro lacking the expression of pluripotency factors, transiting from pluripotent-to-totipotent like stage, resembling 2-cell (2C) embryo blastomeres and conferring them a greater developmental potential. How the stability of these pluripotency factors is controlled to maintain the pluripotency-to-totipotency transition, and how they become lost in this switch remains unknown. Here, we show that the expression of the co-chaperone protein unconventional prefoldin RPB5 interactor (URI) concurs with pluripotency bias in mouse blastomeres. Genetic URI ablation in murine embryos and mouse chimera assays combined with the analysis of various omics demonstrate that URI is required for totipotency-to-pluripotency transition. URI loss remarkably induces embryo arrest at 2C stage and promotes totipotency-like state in mouse embryonic stem cells (mESCs) by triggering OCT4 and SOX2 to degradation via the proteasome machinery. Importantly, decreased URI levels in totipotent-like cells or in mouse embryo blastomeres correlate with reduced OCT4 and SOX2 expressions. Moreover, inhibition of the proteasome or URI overexpression in the 2C-like stage strikingly reinstates OCT4 and SOX2 expressions. Mechanistically, we show that URI directly binds to OCT4 and SOX2 pluripotent factors, protecting them from proteasome-mediated degradation. Together, our results identify a mechanism by which URI is essential for pluripotency maintenance and onset in early embryonic development. URI loss provides a mechanistic means of the pluripotency-to-totipotency transition, enlightening a step forward to the generation of stable totipotent-like stem cells for regenerative medicine, disease modeling and artificial embryo creation .