Regulació de l'heterocromatina constitutiva en condicions normals i d'estrès: Paper de SirT1 i d'HP1

• Autores: Helena Raurell Vila
• Directores de la Tesis: Oriol Bachs Valldeneu (dir. tes.), Alejandro Vaquero García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ferran Azorín Marín (presid.), Juan Ausio (secret.), Esteban Ballestar Tarin (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • La sirtuina 1 (SIRT1), una desacetilasa dependiente de NAD, promueve la formación de la heterocromatina facultativa desacetilando H4K16Ac, H3K9Ac y H1K26Ac y estableciendo marcadores de heterocromatina vía interacción con la histona metiltransferasa Suv39h1, un factor clave en la organización de la cromatina. Pero SIRT1 también regula la heterocromatina constitutiva (HC) dependiendo de Suv39h1 a través de un mecanismo desconocido. Considerando la importancia de la HC en la organización y estabilidad de la cromatina global, y sus implicaciones funcionales en el envejecimiento y la duración de la vida, definir si y cómo SIRT1 ayuda a mantener la estructura de la HC podría ser para determinar las consecuencias durante la respuesta al estrés en la estabilidad del genoma. Nuestro objetivo principal de la tesis es entender los mecanismos de protección de la heterocromatina constitutiva bajo condiciones de estrés. Esto se ha traducido en dos subobjetivos específicos: 1 . - Entender la contribución de la cromatina por SIRT1 en condiciones de estrés . 2.- El segundo objectivo, pues, es demostrar si esta relación está conservada entre las isoformas de HP1 y Suv39h1, ya que parecen regular Suv39h1 de la misma manera que SIRT1 en el HC. Teniendo en cuenta el conocimiento de la HC, que es mínimo, nuestros estudios se han centrado en entender la estructura, a través de la caracterización del papel de las isoformas de HP1, en condiciones normales y de estrés. A partir de la importante relación descrita entre SIRT1 y Suv39h1 en la formación del HF , se observó que la relación entre estas dos proteínas también es crucial para la formación de HC . Por lo tanto nos centramos en entender cómo responde la cromatina frente a condiciones de estrés , a través de la relación entre SIRT1 y Suv39h1 para mantener una adecuada estructura en el HC y preservar así la protección genómica . En el mecanismo que proponemos entre SIRT1 y Suv39h1 para entender la relación funcional entre estas dos proteínas en el HC, SIRT1 preserva la estructura de la HC a través de la estabilización de Suv39h1 bajo condiciones de estrés inhibiendo la poliubiquitinització mediada por Mdm2 la lisina 87 del dominio chroma de Suv39h1. El incremento de Suv39h1 disponible asocia con una renovación más rápida de HPC y un incremento de la protección de la integridad genómica en estas condiciones Otra proteína muy importante en el HC, en el mantenimiento y formación de ésta, es la proteína estructural HP1, que como ya se ha explicado son tres isoformas denominadas HP1¿, HP1ß y HP1¿. Curiosamente comparada con SIRT1, HP1 también se une a la región N-terminal de Suv39h1, pero contrariamente, tiene una fuerte localización en HC. Sorprendentemente, a pesar de la alta similitud entre las tres isoformas de HP1, aportamos una regulación diferencial sobre Suv39h1. De las isoformas de HP1 existentes en mamíferos dos, HP1¿ y HP1¿, aumentan los niveles de Suv39h1 a través de su unión y regulación en la región N-terminal de este, como hemos visto con SIRT1, inhibiendo la degradación por ubiquitinización y consecuentemente aumentando el intercambio de Suv39h1.El mecanismo a través del cual no está claro. HP1ß parece tener un papel como reservorio respecto la regulación de Suv39h1 en condiciones normales. Les isoformes d¿HP1¿ i HP1¿ també semblen incrementar la renovació de Suv39h1 per tal de mantenir una adequada estructura de l¿HC. Específicamente, HP1ß sería necesario en este aumento bajo el efecto del estrés para garantizar la integridad del genoma. A continuación, estudiamos el papel de cadauna de la isoforma para entender la estructura en el foci d¿HPC. Situaríamos predominantemente HP1¿, pero también HP1¿, formando homo y heterodímeros, en diferentes regiones del foci limitando la expansión de la marca H4K20me3. En esta región, Suv39h1 uniría a HP1¿ ya HP1¿ las que el estabilizarían. Y en el centro de estas regiones localizaríamos HP1ß que tendría más afinidad con Suv420h2 formando homodímeros o heterodímeros con HP1¿. En ausencia de HP1¿, la modificación H4K20me3 expandiría provocando una compactación de la cromatina. El conjunto de todos los hallazgos propondría un modelo en el que habría una regulación sobre Suv39h1 tanto fuera el foci de HPC, por parte de SIRT1 bajo condiciones de estrés, como desde dentro del foci por parte de HP1¿ y HP1¿ en condiciones normales y de estrés. HP1¿ también controlaría los límites de estas estructuras de heterocromatina. HP1ß, respecto a las otras dos isoformas, parece que tendría más relación con H4K20me3 y la dinámica de Suv420h2 y tendría una relación funcional con Suv39h1 esta en condiciones de estrés.