dKDM5/LID regulates H3K4me3 dynamics at the transcription-start site (TSS) of actively transcribed developmental genes

H3K4me3 is a histone modification that accumulates at the transcription-start site (TSS) of active genes and is known to be important for transcription activation. The way in which H3K4me3 is regulated at TSS and the actual molecular basis of its contribution to transcription remain largely unanswered. To address these questions, we have analyzed the contribution of dKDM5/LID, the main H3K4me3 demethylase in Drosophila, to the regulation of the pattern of H3K4me3. ChIP-seq results show that, at developmental genes, dKDM5/LID localizes at TSS and regulates H3K4me3. dKDM5/LID target genes are highly transcribed and enriched in active RNApol II and H3K36me3, suggesting a positive contribution to transcription. Expression-profiling show that, though weakly, dKDM5/LID target genes are significantly downregulated upon dKDM5/LID depletion. Furthermore, dKDM5/LID depletion results in decreased RNApol II occupancy, particularly by the promoter-proximal Pol lloser5 form. Our results also show that ASH2, an evolutionarily conserved factor that locates at TSS and is required for H3K4me3, binds and positively regulates dKDM5/LID target genes. However, dKDM5/LID and ASH2 do not bind simultaneously and recognize different chromatin states, enriched in H3K4me3 and not, respectively. These results indicate that, at developmental genes, dKDM5/LID and ASH2 coordinately regulate H3K4me3 at TSS and that this dynamic regulation contributes to transcription.

dKDM5/LID regulates H3K4me3 dynamics at the transcription-start site (TSS) of actively transcribed developmental genes

H3K4me3 is a histone modification that accumulates at the transcription-start site (TSS) of active genes and is known to be important for transcription activation. The way in which H3K4me3 is regulated at TSS and the actual molecular basis of its contribution to transcription remain largely unanswered. To address these questions, we have analyzed the contribution of dKDM5/LID, the main H3K4me3 demethylase in Drosophila, to the regulation of the pattern of H3K4me3. ChIP-seq results show that, at developmental genes, dKDM5/LID localizes at TSS and regulates H3K4me3. dKDM5/LID target genes are highly transcribed and enriched in active RNApol II and H3K36me3, suggesting a positive contribution to transcription. Expression-profiling show that, though weakly, dKDM5/LID target genes are significantly downregulated upon dKDM5/LID depletion. Furthermore, dKDM5/LID depletion results in decreased RNApol II occupancy, particularly by the promoter-proximal Pol lloser5 form. Our results also show that ASH2, an evolutionarily conserved factor that locates at TSS and is required for H3K4me3, binds and positively regulates dKDM5/LID target genes. However, dKDM5/LID and ASH2 do not bind simultaneously and recognize different chromatin states, enriched in H3K4me3 and not, respectively. These results indicate that, at developmental genes, dKDM5/LID and ASH2 coordinately regulate H3K4me3 at TSS and that this dynamic regulation contributes to transcription.

Ash2 acts as an Ecdysone Receptor coactivator by stabilizing the histone methyltransferase Trr.

The molting hormone ecdysone triggers chromatin changes via histone modifica- tions that are important for gene regulation. On hormone activation, the ecdysone receptor (EcR) binds to the SET domain-containing histone H3 methyltransferase trithorax-related protein (Trr). Methylation of histone H3 at lysine 4 (H3K4me), which is associated with tran- scriptional activation, requires several cofactors, including Ash2. We find that ash2 mutants have severe defects in pupariation and metamorphosis due to a lack of activation of ecdy- sone-responsive genes. This transcriptional defect is caused by the absence of the H3K4me3 marks set by Trr in these genes. We present evidence that Ash2 interacts with Trr and is re- quired for its stabilization. Thus we propose that Ash2 functions together with Trr as an ecdysone receptor coactivator.

Association mapping of candidate genes for drought tolerance in Mediterranean durum wheat landraces

Treball al que se li ha concedit el premi al millor póster del congrés

Identificació de noves dianes terapèutiques en neoplàsies limfoides

El limfoma de cèl•lules de mantell (LCM) és un limfoma de cèl•lules B incurable que presenta sobreexpressió de ciclina D1. Això fa necessari el desenvolupament de noves teràpies. Els gens supressors de tumors estan alterats en càncer pel silenciament epigenètic aberrant, com a conseqüència de la desacetilació de les histones dels seus promotors. Els inhibidors de les desacetilases d'histones (HDACi) són nous compostos amb resultats prometedors per al tractament de tumors. L'objectiu principal, i que ha durat 7 mesos, va ser analitzar l'activitat antitumoral de l'àcid hidroxàmic suberoilanílid (SAHA, vorinostat), un HDACi en fase d'assajos clínics per al tractament de varis tumors, en cèl•lules de LCM. Es va analitzar la sensibilitat al SAHA (Merck Pharmaceuticals) en nou línies cel•lulars humanes de LCM, que es diferenciaven en les alteracions genètiques, les característiques replicatives i la sensibilitat als fàrmacs; i cèl•lules primàries de 6 pacients. El SAHA va presentar un efecte citotòxic heterogeni amb DL50 (Dosi Letal 50) de 3.25 μM a &25 μM amb 24 d'incubació. Aquest efecte citotòxic s'incrementava notablement després de 48 hores d'incubació assolint una DL50 de 0.34 a 5.69 μM. Cal destacar que 5 dels 6 casos de les mostres primàries de LCM van mostrar una elevada sensibilitat (DL50 & 8.07 μM). A nivell mecanistic, el SAHA va augmentar l'acetilació de les histones H3 i H4, i va disminuir els nivells de proteïna de la ciclina D1 i c-Flip. La citometria de flux i els anàlisis per Western Blot van posar de manifest que l'efecte citotòxic del SAHA es dóna a través de l'activació de la via mitocondrial de mort cel•lular i la cascada de caspases. El SAHA indueix l'expressió transcripcional de la proteïna proapoptòtica Bmf. Aquests resultats suggereixen que el SAHA podria ser una nova teràpia prometedora per al tractament del LCM.

Bioinformática: identificar genes en una interfaz gráfica vía web para la comparación de genomas

Este trabajo desarrolla el proceso de diseño e implementación de una interfaz web que permite la exploración en detalle de las relaciones entre genomas completos. La interfaz permite la comparación simultánea de nueve genomas, representando en cada gráfica las relaciones entre cada par de genomas junto los genes identificados de cada uno de ellos. Es capaz de trabajar con genomas del dominio Eukaryota y se adapta a la capacidad de cómputo de la máquina cliente. La información representada son MUMs (Maximal Unique Matching, secuencia máxima y única encontrada en ambos genomas) y SuperMUMs (agrupación de MUMs mediante Approximate String Matching). Los datos son previamente calculados y accesibles desde un servidor web.

Bioinformática: interfaz web para estudiar el efecto de diferentes condiciones sobre la expresión de los genes

El trabajo realizado se divide en dos bloques bien diferenciados, ambos relacionados con el análisis de microarrays. El primer bloque consiste en agrupar las condiciones muestrales de todos los genes en grupos o clústers. Estas agrupaciones se obtienen al aplicar directamente sobre la microarray los siguientes algoritmos de agrupación: SOM,PAM,SOTA,HC y al aplicar sobre la microarray escalada con PC y MDS los siguientes algoritmos: SOM,PAM,SOTA,HC y K-MEANS. El segundo bloque consiste en realizar una búsqueda de genes basada en los intervalos de confianza de cada clúster de la agrupación activa. Las condiciones de búsqueda ajustadas por el usuario se validan para cada clúster respecto el valor basal 0 y respecto el resto de clústers, para estas validaciones se usan los intervalos de confianza. Estos dos bloques se integran en una aplicación web ya existente, el applet PCOPGene, alojada en el servidor: http://revolutionresearch.uab.es.

Polimorfismos genéticos (en los genes OPRM1, BETA-ARRESTINA2,STAT6 y COMT) y su influencia en la tolerancia al tratamiento con opiáceos mayores en pacientes oncológicos

La morfina es l’opioid majoritàriament utilitzat en dolor oncològic, però existeix elevada variabilitat de resposta. Vam intentar correlacionar aquesta variabilitat amb polimorfismes genètics (Opmr-1, Beta-arrestina2, Stat6 i COMT, relacionats amb mecanismes d’acció opioids). Hem estudiat 29 pacients amb dolor (EVA superior o igual a 6) que van iniciar tractament amb morfina i vam avaluar eficacia i tolerancia a la morfina correlacionant-ho amb els polimorfismos que presentaven. Vam observar que els genotips CC/TC per β-arrestina2 i AA/GA per COMT i Oprm1 es podrien associar a millor resposta i menor toxicitat a la morfina, i els genotips AA/GA per STAT6 s’associaven significativament a menor toxicitat

Teleost fish larvae adapt to dietary arachidonic acid supply through modulation of the expression of lipid metabolism and stress response genes

Dietary fatty acid supply can affect stress response in fish during early development. Although knowledge on the mechanisms involved in fatty acid regulation of stress tolerance is scarce, it has often been hypothesised that eicosanoid profiles can influence cortisol production. Genomic cortisol actions are mediated by cytosolic receptors which may respond to cellular fatty acid signalling. An experiment was designed to test the effects of feeding gilthead sea-bream larvae with four microdiets, containing graded arachidonic acid (ARA) levels (0·4, 0·8, 1·5 and 3·0 %), on the expression of genes involved in stress response (steroidogenic acute regulatory protein, glucocorticoid receptor and phosphoenolpyruvate carboxykinase), lipid and, particularly, eicosanoid metabolism (hormone-sensitive lipase, PPARα, phospholipase A2, cyclo-oxygenase-2 and 5-lipoxygenase), as determined by real-time quantitative PCR. Fish fatty acid phenotypes reflected dietary fatty acid profiles. Growth performance, survival after acute stress and similar whole-body basal cortisol levels suggested that sea-bream larvae could tolerate a wide range of dietary ARA levels. Transcription of all genes analysed was significantly reduced at dietary ARA levels above 0·4 %. Nonetheless, despite practical suppression of phospholipase A2 transcription, higher leukotriene B4 levels were detected in larvae fed 3·0 % ARA, whereas a similar trend was observed regarding PGE2 production. The present study demonstrates that adaptation to a wide range of dietary ARA levels in gilthead sea-bream larvae involves the modulation of the expression of genes related to eicosanoid synthesis, lipid metabolism and stress response. The roles of ARA, other polyunsaturates and eicosanoids as signals in this process are discussed.

Genomics of wine yeast: functional analysis of new and variable genes

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’Institut National de la Recherche Agronomique, França, entre 2007 i 2009. Saccharomyces cerevisiae ha estat el llevat utilitzat durant mil.lenis en l'elaboració de vins. Tot i així, es té poc coneixement sobre les pressions de selecció que han actuat en la modelització del genoma dels llevats vínics. S’ha seqüenciat el genoma d'una soca vínica comercial, EC1118, obtenint 31 supercontigs que cobreixen el 97% del genoma de la soca de referència, S288c. S’ha trobat que el genoma de la soca vínica es diferencia bàsicament en la possessió de 3 regions úniques que contenen 34 gens implicats en funcions claus per al procés fermentatiu. A banda, s’han dut a terme estudis de filogènia i synteny (ordre dels gens) que mostren que una d'aquestes tres regions és pròxima a una espècie relacionada amb el gènere Saccharomyces, mentre que les altres dos regions tenen un origen no-Saccharomyces. S’ha identificat mitjançant PCR i seqüenciació a Zygosaccharomyces bailii, una espècie contaminant de les fermentacions víniques, com a espècie donadora d'una de les dues regions. Les hibridacions naturals entre soques de diferents espècies dins del grup Saccharomyces sensu stricto ja han estat descrites. El treball és el primer que presenta hibridacions entre espècies Saccharomyces i no-Saccharomyces (Z. bailii, en aquest cas). També s’assenyala que les noves regions es troben freqüent i diferencialment presents entre els clades de S. cerevisiae, trobant-se de manera gairebé exclusiva en el grup de les soques víniques, suggerint que es tracta d'una adquisició recent de transferència gènica. En general, les dades demostren que el genoma de les soques víniques pateix una constant remodelació mitjançant l'adquisició de gens exògens. Els resultats suggereixen que aquests processos estan afavorits per la proximitat ecològica i estan implicats en l'adaptació molecular de les soques víniques a les condicions d'elevada concentració en sucres, poc nitrogen i elevades concentracions en etanol.

Interfaz web para mostrar los genes según las relaciones que mantienen sus expresiones

La investigació entre les relacions dels nivells d’expressió dels gens aporta molta informació sobre els processos biològics i patològics. Mitjançant la tècnica de les microarrays es possibilita la investigació de les relacions d’expressió de milers de gens a la vegada. La finalitat d’aquest projecte es fent ús de l’aplicatiu web PCOPGene-Net, permetre la identificació dels gens per les relacions d’expressió no lineals que tenen amb la resta de gens i permetre també la identificació de les relacions d’expressió no lineals entre els gens d’una microarray.

I. Identification and characterisation of epigenetically altered tumor supressor genes by proteomic and genomic approches / II. Studies of genes regualted by MeCP2 union to its promoter regions by proteomic and genmomic approches

DNA methylation has an important impact on normal cell physiology, thus any defects in this mechanism may be related to the development of various diseases In this project we are interested in identifying epigeneticaliy modified genes, in general controlled by processes related to the DNA methylation, by means of a new strategy combining protomic and genomic analyses. First, the two Dimensional-Difference Gel Electrophoresis (2-DIGE) protein analyses of extracts obtained from HCT-116 wt and double knockout for DNMT1 and DNMT3b (DKO) cells revealed 34 proteins overexpressed in the condition of DNMTs depletion. From five genes with higher transcript lavels in DKO cells, comparing with HCT-116 wt. oniy AKR1B1, UCHLl and VIM are melhylated in HCT-116. As expected. the DNA methvlation 1s lost in DKO cells. The rneth,vl ation of VIM and UCHLl promoters in some cancer samples has already been repaired, thus further studies has been focused on AKRlBI. AKR1B1 expression due lo DNA methyiaton of promoter region seems to occur specilfically in the colon cancer cell Iines. which was confirmed in the DNA rnethylation status and expression analyses. performed on 32 different cancer cell lines (including colon, breast, lymphoma, leukemia, neuroblastoma, glioma and lung cancer cell Iines) as well as normal colon and normal lymphocytes samples. AKRIBI expression after treatments with DNA demethvlating agent (AZA) was rescued in 5 coloncancer cell lines (including genetic regulation of the candidate gene. The methylation status of the rest of the genes identified in proteomic analysis was checked by methylation specific PCR (MSP) experiment and all appeared to be unmethylated. The similar research has been done also bv means of Mecp2-null mouse model For 14 selected candidate genes the analyses of expression leveis, methylation Status and MeCP2 interaction with promoters are currently being performed.