Control del ADN metilado y lncRNA de la replicación asíncrona del ADN en dominios de genes impresos específicos | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Epigenética y Genómica
Biología de Células Madre de Mamíferos
Regulación Génica

Sus antecedentes:

Si bien se establecen patrones de tiempo de replicación (RT) en todo el genoma, algunos genes exhiben asincronía de replicación alélica en células madre debido a eventos estocásticos y variaciones genéticas.
El papel de las modificaciones epigenéticas, particularmente las improntas de metilación del ADN en dominios impresos de mamíferos, en el control de esta replicación asíncrona sigue sin explorarse en gran medida.

Objetivo del estudio:

Investigar si las modificaciones epigenéticas, específicamente las improntas de metilación del ADN de origen parental, regulan la replicación asíncrona en dominios impresos de mamíferos.
Determinar la influencia de los ARN no codificantes largos (lncRNAs) y la metilación del ADN en el tiempo de replicación y la organización de la cromatina dentro de estos dominios.

Principales métodos:

Se realizaron ensayos a nivel de genoma completo y de locus específico en células madre embrionarias (ESCs) de ratón mono-parentales e híbridas.
El análisis incluyó el tiempo de replicación, los patrones de metilación del ADN, la estructura de la cromatina 3D y la expresión génica.
Generación de líneas de ratones mutantes para evaluar las funciones específicas de genes y lncRNAs particulares.

Principales resultados:

Se observó una asincronía pronunciada y dependiente del progenitor en el tiempo de replicación en los dominios impresos Dlk1-Dio3 y Snrpn en ESCs de ratón, la cual se perdió tras la diferenciación neural.
Se identificó la metilación diferencial del ADN como mediador de la replicación asíncrona en el dominio Dlk1-Dio3.
Se encontró que el lncRNA Meg3 controla la replicación temprana en el cromosoma materno dentro del dominio Dlk1-Dio3; no se encontró relación entre el tiempo de replicación y la organización TAD.

Conclusiones:

Las improntas de metilación del ADN de origen parental y la expresión de lncRNA, ejemplificadas por Meg3, son reguladores clave de la asincronía del tiempo de replicación en dominios impresos.
Estos factores epigenéticos pueden anular la organización establecida del tiempo de replicación, demostrando una nueva capa de regulación génica.
Los hallazgos resaltan la intrincada interacción entre la epigenética, la función del lncRNA y la replicación del ADN en el control de la organización del genoma y la expresión génica.