Changes in histone acetylation and methylation that are important for persistent but not transient expression of CCR4 in human CD4(+) T cells

Although regulation of CXCR3 and CCR4 is related to Th1 and Th2 differentiation, respectively, many CXCR3(+) and CCR4(+) cells do not express IFN-gamma and/or IL-4, suggesting that the chemokine receptor genes might be inducible by mechanisms that are lineage-independent. We investigated the regulation of CXCR3 versus IFNG, and CCR4 versus IL4 in human CD4(+) T cells by analyzing modifications of histone H3. In naive cord-blood cells, under nonpolarizing conditions not inducing IL4, CCR4 was induced to high levels without many of the activation-associated changes in promoter histone H3 found for both IL4 and CCR4 in Th2 cells. Importantly, CCR4 expression was stable in Th2 cells, but fell in nonpolarized cells after the cells were rested; this decline could be reversed by increasing histone acetylation using sodium butyrate. Patterns of histone H3 modifications in CXCR3(+) CCR4(-) and CXCR3(-) CCR4(+) CD4(+) T-cell subsets from adult blood matched those in cells cultured under polarizing conditions in vitro. Our data show that high-level lineage-independent induction of CCR4 can occur following T-cell activation without accessibility-associated changes in histone H3, but that without such changes expression is transient rather than persistent.

Genome-wide methylation profiling identifies an essential role of reactive oxygen species in pediatric glioblastoma multiforme and validates a methylome specific for H3 histone family 3A with absence of G-CIMP/isocitrate dehydrogenase 1 mutation

Background. Pediatric glioblastoma multiforme (GBM) is rare, and there is a single study, a seminal discovery showing association of histone H3.3 and isocitrate dehydrogenase (IDH) 1 mutation with a DNA methylation signature. The present study aims to validate these findings in an independent cohort of pediatric GBM, compare it with adult GBM, and evaluate the involvement of important functionally altered pathways. Methods. Genome-wide methylation profiling of 21 pediatric GBM cases was done and compared with adult GBM data (GSE22867). We performed gene mutation analysis of IDH1 and H3 histone family 3A (H3F3A), status evaluation of glioma cytosine-phosphate-guanine island methylator phenotype (G-CIMP), and Gene Ontology analysis. Experimental evaluation of reactive oxygen species (ROS) association was also done. Results. Distinct differences were noted between methylomes of pediatric and adult GBM. Pediatric GBM was characterized by 94 hypermethylated and 1206 hypomethylated cytosine-phosphate-guanine (CpG) islands, with 3 distinct clusters, having a trend to prognostic correlation. Interestingly, none of the pediatric GBM cases showed G-CIMP/IDH1 mutation. Gene Ontology analysis identified ROS association in pediatric GBM, which was experimentally validated. H3F3A mutants (36.4%; all K27M) harbored distinct methylomes and showed enrichment of processes related to neuronal development, differentiation, and cell-fate commitment. Conclusions. Our study confirms that pediatric GBM has a distinct methylome compared with that of adults. Presence of distinct clusters and an H3F3A mutation-specific methylome indicate existence of epigenetic subgroups within pediatric GBM. Absence of IDH1/G-CIMP status further indicates that findings in adult GBM cannot be simply extrapolated to pediatric GBM and that there is a strong need for identification of separate prognostic markers. A possible role of ROS in pediatric GBM pathogenesis is demonstrated for the first time and needs further evaluation.

Analytical strategies for the comprehensive profiling of histone post translational modifications by mass spectrometry and implications for functional analyses

Le long bio-polymère d'ADN est condensé à l’intérieur du noyau des cellules eukaryotes à l'aide de petites protéines appelées histones. En plus de leurs fonctions condensatrices,ces histones sont également la cible de nombreuses modifications post-traductionnelles(MPT), particulièrement au niveau de leur section N-terminale. Ces modifications réversibles font partie d’un code d’histones épi-génétique transmissible qui orchestre et module dynamiquement certains événements impliquant la chromatine, tels l’activation et la désactivation de gènes ainsi que la duplication et la réparation d’ADN. Ces modifications sont impliquées subséquemment dans la signalisation et la progression de cancers, tels que la leucémie. En conséquence, l'élucidation des modifications d’histones est importante pour comprendre leurs fonctions biologiques. Une méthodologie analytique a été mise au point en laboratoire pour isoler, détecter, et quantifier les MPT d’histones en utilisant une approche rapide à deux volets à l’aide d’outils bioinformatiques spécialisés. La méthodologie développée en laboratoire a été validée en utilisant des histones de souche sauvage ainsi que deux types d’histones mutants déficients en enzymes acétyltransferase. Des trois sources d’histones utilisées, la seule MPT qui a démontré un changement significatif est l’acétylation de l’histone H3 à lysine 56 (H3K56ac). L’expression et la stoechiométrie de cette MPT, issue de cellules de souche sauvage et de cellules mutantes, ont été déterminées avec précision et comparées. Les fonctions de balayage polyvalentes d'un instrument à trappe ionique quadrupôle linéaire hybride ont été utilisées pour améliorer la détection de protéines intactes. Le mode de balayage « enhanced multiply charged » (EMC) a été modifié pour contenir et détecter les ions de protéines intactes situées dans la trappe ionique linéaire. Ce mode de balayage nommé « targeted EMC » (tEMC) a permis de quadrupler le niveau de sensibilité (signal/interférence), et quintupler la résolution du mode de balayage conventionnel. De plus, la capacité de séparation des charges du tEMC a réduit de façon significative les effets de « space charge » dans la trappe ionique linéaire. La résolution supérieure du mode tEMC a permis de différencier plusieurs isoformes modifiées, particulièrement pour l’histone H3. L’analyse des peptides d’histones trypsiques à l’aide du mode de balayage « MRM » a permis le séquençage et la quantification de MPT avec un haut degré de précision. La seule MPT qui était sous-exprimée entre l’histone de souche sauvage et le mutant DOT1L fut la méthylation de l’histone H3 lysine 79(H3K79me1). Les effets de deux inhibiteurs d’enzymes HDAC (HDACi) sur l’expression de MPT d’histone ont été évalués en utilisant la méthodologie analytique mentionnée. Les histones extraites de cellules normales et cancéreuses ont été exposées à du Vorinostat(SAHA) ou du Entinostat (MS-275) pour une période de 24 à 72 heures. Deux histones furent principalement affectées, soit H3 et H4. Étonnamment, les mêmes effets n'ont pas été détectés lorsque les cellules normales ont été traitées avec le HDACi pour une période de 48 à 72 heures. Une méthode absolue de quantification avec une courbe d’étalonnage a été développée pour le peptide H3K56ac. Contrairement à certaines publications, nos résultats démontrent que cette MPT est présente dans les cellules mammifères avec une stoechiométrie très basse (< 0,1%) et n'est pas surexprimée de façon significative après le traitement au HDACi.

Chromosomal Mapping of Repetitive DNAs in the Grasshopper Abracris flavolineata Reveal Possible Ancestry of the B Chromosome and H3 Histone Spreading

Supernumerary chromosomes (B chromosomes) occur in approximately 15% of eukaryote species. Although these chromosomes have been extensively studied, knowledge concerning their specific molecular composition is lacking in most cases. The accumulation of repetitive DNAs is one remarkable characteristic of B chromosomes, and the occurrence of distinct types of multigene families, satellite DNAs and some transposable elements have been reported. Here, we describe the organization of repetitive DNAs in the A complement and B chromosome system in the grasshopper species Abracris flavolineata using classical cytogenetic techniques and FISH analysis using probes for five multigene families, telomeric repeats and repetitive C0t-1 DNA fractions. The 18S rRNA and H3 histone multigene families are highly variable and well distributed in A. flavolineata chromosomes, which contrasts with the conservation of U snRNA genes and less variable distribution of 5S rDNA sequences. The H3 histone gene was an extensively distributed with clusters occurring in all chromosomes. Repetitive DNAs were concentrated in C-positive regions, including the pericentromeric region and small chromosomal arms, with some occurrence in C-negative regions, but abundance was low in the B chromosome. Finally, the first demonstration of the U2 snRNA gene in B chromosomes in A. flavolineata may shed light on its possible origin. These results provide new information regarding chromosomal variability for repetitive DNAs in grasshoppers and the specific molecular composition of B chromosomes. © 2013 Bueno et al.

Functional analysis of histones H3 and H4 in Tup1 repression and in GCN5 activation

Tup1 forms a complex with Ssn6 in yeast. Ssn6-Tup1 complex is recruited via direct interactions with specific DNA binding proteins to a specific promoter region and mediates repression of several sets of genes including a-cell specific genes (asg) in $\alpha$ cells. It has been shown that repression of asgs also requires histone H4 and that Tup1 can directly interact with H3 and H4 in vitro. To address whether histone H3 is required for the repression of asgs, I have examined the effect of H3 and H4 mutations on the expression of a $\alpha$2-controlled LacZ reporter. Assay of $\beta$-glactosidase shows that mutations in either H3 or H4 cause a weak derepression of the reporter gene. Some double mutations result in a stronger derepression, while others do not. The H3 N-terminal deletion also leads to a slightly decreased expression of the reporter gene in $\alpha$ cells. Our data suggest that the N-termini of both H3 and H4 are cooperatively involved in the repression of a-cell specific genes in $\alpha$ cells, possibly through their interaction with Tup1.^ GCN5 was originally identified as a transcriptional regulator required to activate a subset of genes in yeast. Recently, it has been shown that GCN5 encodes the catalytic subunit of a nuclear histone acetyltransferase, providing the first direct link between histone acetylation and gene transcription. Recombinant Gcn5p (rGcn5p) exhibits a limited substrate specificity in vitro. However, neither the specificity of this enzyme in vivo nor the importance of particular acetylated residues to transcription or cell growth are well defined. In order to define the sites of histone acetylation mediated by Gcn5p in vivo and assess the significance of histone acetylation, more than 30 yeast strains have been constructed to bear specific H3 and/or H4 mutations in the presence or absence of GCN5 function. Our genetic data suggest that Gcn5p may have additional targets in vivo that are not identified as the targets of rGcn5p by previous studies. Western analysis using antibodies specifically recognizing particular acetylated isoforms of H3 and H4 led us to conclude that Gcn5p is necessary for full acetylation of multiple sites in both H3 and H4 in vivo. Consistent with these observations, rGcn5p still acetylates histones H3 and H4 bearing mutations either in H3 K14 or H4 K8,16, sites previously identified as the targets of acetylation by rGcn5p in H3 and H4. Our data also demonstrated that Gcn5p-mediated acetylation events are important for normal progression of the cell cycle and for transcriptional activation. Furthermore, a critical overall level of acetylation is essential for cell viability. ^

Purified histone acetyltransferase complexes stimulate HIV-1 transcription from preassembled nucleosomal arrays

Protein acetylation has been implicated in the regulation of HIV-1 gene transcription. Here, we have exploited the activities of four native histone acetyltransferase (HAT) complexes from yeast to directly test whether acetylation regulates HIV-1 transcription in vitro. HAT activities acetylating either histone H3 (SAGA, Ada, and NuA3) or H4 (NuA4) stimulate HIV-1 transcription from preassembled nucleosomal templates in an acetyl CoA-dependent manner. HIV-1 transcription from histone-free DNA is not affected by the HATs, indicating that these activities function in a chromatin-specific fashion. For Ada and NuA4, we demonstrate that acetylation of only histone proteins mediates enhanced transcription, suggesting that these complexes facilitate transcription at least in part by modifying histones. To address a potential mechanism by which HAT complexes stimulate transcription, we performed a restriction enzyme accessibility analysis. Each of the HATs increases the cutting efficiencies of restriction endonucleases targeting the HIV-1 chromatin templates in a manner not requiring transcription, suggesting that histone acetylation leads to nucleosome remodeling.

G9a histone methyltransferase contributes to imprinting in the mouse placenta

Whereas DNA methylation is essential for genomic imprinting, the importance of histone methylation in the allelic expression of imprinted genes is unclear. Imprinting control regions (ICRs), however, are marked by histone H3-K9 methylation on their DNA-methylated allele. In the placenta, the paternal silencing along the Kcnq1 domain on distal chromosome 7 also correlates with the presence of H3-K9 methylation, but imprinted repression at these genes is maintained independently of DNA methylation. To explore which histone methyltransferase (HMT) could mediate the allelic H3-K9 methylation on distal chromosome 7, and at ICRs, we generated mouse conceptuses deficient for the SET domain protein G9a. We found that in the embryo and placenta, the differential DNA methylation at ICRs and imprinted genes is maintained in the absence of G9a. Accordingly, in embryos, imprinted gene expression was unchanged at the domains analyzed, in spite of a global loss of H3-K9 dimethylation (H3K9me2). In contrast, the placenta-specific imprinting of genes on distal chromosome 7 is impaired in the absence of G9a, and this correlates with reduced levels of H3K9me2 and H3K9me3. These findings provide the first evidence for the involvement of an HMT and suggest that histone methylation contributes to imprinted gene repression in the trophoblast.

Psip1/Ledgf p52 binds methylated histone H3K36 and splicing factors and contributes to the regulation of alternative splicing

Increasing evidence suggests that chromatin modifications have important roles in modulating constitutive or alternative splicing. Here we demonstrate that the PWWP domain of the chromatin-associated protein Psip1/Ledgf can specifically recognize tri-methylated H3K36 and that, like this histone modification, the Psip1 short (p52) isoform is enriched at active genes. We show that the p52, but not the long (p75), isoform of Psip1 co-localizes and interacts with Srsf1 and other proteins involved in mRNA processing. The level of H3K36me3 associated Srsf1 is reduced in Psip1 mutant cells and alternative splicing of specific genes is affected. Moreover, we show altered Srsf1 distribution around the alternatively spliced exons of these genes in Psip1 null cells. We propose that Psip1/p52, through its binding to both chromatin and splicing factors, might act to modulate splicing.

Hypothetical protein Rv3423.1 of Mycobacterium tuberculosis is a histone acetyltransferase

We isolated an 8 kDa mycobacterial hypothetical protein, Rv3423.1, from the chromatin of human macrophages infected with Mycobacterium tuberculosis H37Rv. Bioinformatics predictions followed by in vitro biochemical assays with purified recombinant protein showed that Rv3423.1 is a novel histone acetyltransferase that acetylates histone H3 at the K9/K14 positions. Transient transfection of macrophages containing GFP-tagged histone H1 with RFP-tagged Rv3423.1 revealed that the protein co-localizes with the chromatin in the nucleus. Co-immunoprecipitation assays confirmed that the Rv3423.1-histone interaction is specific. Rv3423.1 protein was detected in the culture filtrate of virulent but not avirulent M. tuberculosis. Infection of macrophages with recombinant Mycobacterium smegmatis constitutively expressing Rv3423.1 resulted in a significant increase in the number of intracellular bacteria. However, the protein did not seem to offer any growth advantage to free-living recombinant M. smegmatis. It is highly likely that, by binding to the host chromatin, this histone acetyltransferase from M. tuberculosis may manipulate the expression of host genes involved in anti-inflammatory responses to evade clearance and to survive in the intracellular environment.

Estudio comparativo entre tumor primario y metastásico de la trimetilación de la Histona H3 en el modelo in vivo de metástasis hepática de cáncer colorrectal murino.

Los mecanismos epigenéticos, entre los que está implicada la modificación covalente de histonas, son esenciales para el mantenimiento estable de la actividad génica en las células. Estos mecanismos también están implicados en la aparición de enfermedades como el cáncer colorrectal (CCR), siendo la metástasis hepática una de las formas más agresivas de la misma al producir una drástica disminución de la esperanza de vida del enfermo. Las modificaciones en las histonas, conocidas recientemente como código histónico, afectan a la estructura de la cromatina y juegan un papel importante en el desarrollo de la tumorogénesis. Sin embargo, se sabe poco acerca de aquellas células que adquieren la capacidad de metastatizar, y es por ello que en el presente trabajo se estudian las diferencias epigenéticas entre células tumorales primarias y células tumorales metastásicas para el patrón de trimetilación de la histona H3 en tres residuos diferentes del aminoácido lisina: lisina 4 (H3K4me3), lisina 9 (H3K9me3) y lisina 27 (H3K27me3).

Salicylic acid biosynthesis is enhanced and contributes to increased biotrophic pathogen resistance in Arabidopsis hybrids.

Heterosis, the phenotypic superiority of a hybrid over its parents, has been demonstrated for many traits in Arabidopsis thaliana, but its effect on defence remains largely unexplored. Here, we show that hybrids between some A. thaliana accessions show increased resistance to the biotrophic bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) DC3000. Comparisons of transcriptomes between these hybrids and their parents after inoculation reveal that several key salicylic acid (SA) biosynthesis genes are significantly upregulated in hybrids. Moreover, SA levels are higher in hybrids than in either parent. Increased resistance to Pst DC3000 is significantly compromised in hybrids of pad4 mutants in which the SA biosynthesis pathway is blocked. Finally, increased histone H3 acetylation of key SA biosynthesis genes correlates with their upregulation in infected hybrids. Our data demonstrate that enhanced activation of SA biosynthesis in A. thaliana hybrids may contribute to their increased resistance to a biotrophic bacterial pathogen.

Interaction between glucocorticoid and adenosine A2A receptors in the hippocampus : implications for learning and memory

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Neurociências), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014

Homéostasie des histones en réponse au dommage à l’ADN et étude d’inhibiteurs de désacétylases d’importance clinique

La chromatine possède une plasticité complexe et essentielle pour répondre à différents mécanismes cellulaires fondamentaux tels la réplication, la transcription et la réparation de l’ADN. Les histones sont les constituants essentiels de la formation des nucléosomes qui assurent le bon fonctionnement cellulaire d’où l’intérêt de cette thèse d’y porter une attention particulière. Un dysfonctionnement de la chromatine est souvent associé à l’émergence du cancer. Le chapitre II de cette thèse focalise sur la répression transcriptionnelle des gènes d’histones par le complexe HIR (HIstone gene Repressor) en réponse au dommage à l'ADN chez Saccharomyces cerevisiae. Lors de dommage à l’ADN en début de phase S, les kinases du point de contrôle Mec1, Tel1 et Rad53 s’assurent de bloquer les origines tardives de réplication pour limiter le nombre de collisions potentiellement mutagéniques ou cytotoxiques entre les ADN polymérases et les lésions persistantes dans l'ADN. Lorsque la synthèse totale d’ADN est soudainement ralentie par le point de contrôle, l’accumulation d'un excès d'histones nouvellement synthétisées est néfaste pour les cellules car les histones libres se lient de manière non-spécifique aux acides nucléiques. L'un des mécanismes mis en place afin de minimiser la quantité d’histones libres consiste à réprimer la transcription des gènes d'histones lors d'une chute rapide de la synthèse d'ADN, mais les bases moléculaires de ce mécanisme étaient très mal connues. Notre étude sur la répression des gènes d’histones en réponse aux agents génotoxiques nous a permis d’identifier que les kinases du point de contrôle jouent un rôle dans la répression des gènes d’histones. Avant le début de mon projet, il était déjà connu que le complexe HIR est requis pour la répression des gènes d’histones en phase G1, G2/M et lors de dommage à l’ADN en phase S. Par contre, la régulation du complexe HIR en réponse au dommage à l'ADN n'était pas connue. Nous avons démontré par des essais de spectrométrie de masse (SM) que Rad53 régule le complexe HIR en phosphorylant directement une de ses sous-unités, Hpc2, à de multiples résidus in vivo et in vitro. La phosphorylation d’Hpc2 est essentielle pour le recrutement aux promoteurs de gènes d’histones du complexe RSC (Remodels the Structure of Chromatin) dont la présence sur les promoteurs des gènes d'histones corrèle avec leur répression. De plus, nous avons mis à jour un nouveau mécanisme de régulation du complexe HIR durant la progression normale à travers le cycle cellulaire ainsi qu'en réponse aux agents génotoxiques. En effet, durant le cycle cellulaire normal, la protéine Hpc2 est très instable durant la transition G1/S afin de permettre la transcription des gènes d’histones et la production d'un pool d'histones néo-synthétisées juste avant l'initiation de la réplication de l’ADN. Toutefois, Hpc2 n'est instable que pour une brève période de temps durant la phase S. Ces résultats suggèrent qu'Hpc2 est une protéine clef pour la régulation de l'activité du complexe HIR et la répression des gènes d’histones lors du cycle cellulaire normal ainsi qu'en réponse au dommage à l’ADN. Dans le but de poursuivre notre étude sur la régulation des histones, le chapitre III de ma thèse concerne l’analyse globale de l’acétylation des histones induite par les inhibiteurs d’histone désacétylases (HDACi) dans les cellules normales et cancéreuses. Les histones désacétylases (HDACs) sont les enzymes qui enlèvent l’acétylation sur les lysines des histones. Dans plusieurs types de cancers, les HDACs contribuent à l’oncogenèse par leur fusion aberrante avec des complexes protéiques oncogéniques. Les perturbations causées mènent souvent à un état silencieux anormal des suppresseurs de tumeurs. Les HDACs sont donc une cible de choix dans le traitement des cancers engendrés par ces protéines de fusion. Notre étude de l’effet sur l’acétylation des histones de deux inhibiteurs d'HDACs de relevance clinique, le vorinostat (SAHA) et l’entinostat (MS-275), a permis de démontrer une augmentation élevée de l’acétylation globale des histones H3 et H4, contrairement à H2A et H2B, et ce, autant chez les cellules normales que cancéreuses. Notre quantification en SM de l'acétylation des histones a révélé de façon inattendue que la stœchiométrie d'acétylation sur la lysine 56 de l’histone H3 (H3K56Ac) est de seulement 0,03% et, de manière surprenante, cette stœchiométrie n'augmente pas dans des cellules traitées avec différents HDACi. Plusieurs études de H3K56Ac chez l’humain présentes dans la littérature ont rapporté des résultats irréconciliables. Qui plus est, H3K56Ac était considéré comme un biomarqueur potentiel dans le diagnostic et pronostic de plusieurs types de cancers. C’est pourquoi nous avons porté notre attention sur la spécificité des anticorps utilisés et avons déterminé qu’une grande majorité d’anticorps utilisés dans la littérature reconnaissent d’autres sites d'acétylation de l’histone H3, notamment H3K9Ac dont la stœchiométrie d'acétylation in vivo est beaucoup plus élevée que celle d'H3K56Ac. De plus, le chapitre IV fait suite à notre étude sur l’acétylation des histones et consiste en un rapport spécial de recherche décrivant la fonction de H3K56Ac chez la levure et l’homme et comporte également une évaluation d’un anticorps supposément spécifique d'H3K56Ac en tant qu'outil diagnostic du cancer chez l’humain.

Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

Efeitos da tricostatina A sobre a acetilação de histonas, proliferação celular e diferenciação de células tronco embrionárias murinas

Background: Embryonic stem cells are cells derived from early-stage embryos that are characterized by pluripotency and self-renewal capacity. The in vitro cultured murine embryonic stem cells can indefinitely propagate in an undifferentiated state in the presence of leukemia inhibitory factor (LIF). However, when stimulated, these cells can differentiate into cell lines derived from all three embryonic germ layers. The trichostatin A (TSA) is an epigenetic modifier agent and several studies have used the TSA to stimulate cellular differentiation. However, most of these studies only assessed one TSA concentration. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of different TSA concentrations on histone hyperacetylation during in vitro cell differentiation of murine pluripotent embryonic stem cells, cultured with or without LIF, in the quest of to standardize their application on early cultures of embryonic stem cells.Materials, Methods & Results: Undifferentiated murine embryonic stem cells were plated in the presence of different TSA concentrations (0 nM, 15 nm, 50 nM and 100 nM) in the presence or absence of LIF. Thus, the treatments were evaluated in undifferentiated embryonic stem cells cultured in the presence of LIF (Control group: 0 nM LIF(+); Group 15 nM LIF+; Group 50 nM LIF+ and Group 100 nM LIF+), and in embryonic stem cells cultured in the absence of LIF (Control group: 0 nM LIF; Group 15 nM LIF(-); Group 50 nM LIF(-) and Group 100 nM LIF-). Treatment with TSA was performed for 24 h. After that the medium was replaced with fresh medium without TSA. Samples were collected at 0, 12, 24, 36 and 48 h after the beginning of the experiment. Three replicates were performed in each experimental group. The relative amount of Histone H3 lysine 9 acetylation was analyzed in all groups, as well as the cell proliferation in the embryonic stem cells cultured in the presence of LIF. In the control group (0 nM), the absence of LIF resulted in higher levels (P < 0.05) of H3lys9ac compared to the cultures supplemented with LIF. In the embryonic stem cells cultured in the presence of LIF, the 50 nM and 100 nM treatments resulted in higher levels (P < 0.05) of H3lys9ac when compared with 0 nM and 15 nM treatments. Evaluating the Hoechst area in the 0 nM group, it was observed that the number of cells increased (P < 0.05) according to the time of culture. Treatment with 15 nM also reflected a similar distribution, but the Hoechst area in 15 nM group was lower (P < 0.05) at 24 and 48h when compared to the observed in the control group. In the 100 nM treatment, was observed that the area of Hoechst was lower (P < 0.05) to that obtained in the control group at 12, 24 and 48h. In addition, it was observed that treatment with TSA induces greater cellular differentiation when compared to control groups in stem cells cultured in the presence of LIF as well as in the absence of LIF.Discussion: In the present study it was observed that TSA treatment increased the levels of histone acetylation in murine embryonic stem cells at a 50 nM concentration, making it possible to reduce the concentration recommended in the literature (100 nM). In addtion, it was concluded that the lower TSA concentrations utilized (15 nm and 50 nM) was less harmful to cellular proliferation than the 100 nM TSA concentration.