Alternative splicing dynamics during somatic cell reprogramming

Abstract

Alternative splicing (AS) is a mechanism of post-transcriptional regulation that plays an important role during development and in the maintenance of stem cell pluripotency. The dynamics of AS regulation during somatic cell reprogramming, however, remain poorly understood. Transient expression of the transcription factor C/EBPα prior to OSKM induction poises mouse B cells for rapid and efficient reprogramming. In this study we identified clusters of AS events with characteristic patterns of changes during reprogramming in this system, which partially overlap with those associated with reprogramming of MEFs. Parallel gene expression profiling of splicing factors, and enrichment of their predicted binding sites in the corresponding AS regions, suggested regulatory mechanisms coordinating key AS changes. We tested the effect of altering a pronounced switch in isoforms of the transcription factor LEF1, whose overexpression enhanced the induction of pluripotency markers in MEFs reprogramming, with greater effect upon overexpression of the iPS-associated LEF1 isoform. We also studied the involvement of selected predicted AS regulators in enhancing or repressing the induction of pluripotency, validating a reprogrammingpromoting role for CPSF3, DDX56, RBM25 and hnRNP UL1 and a repressive function for TIA1 and CELF2.

El splicing alternativo (AS) es un mecanismo de regulación posttranscripcional que juega un papel importante durante el desarrollo y en el mantenimiento de la pluripotencia de las células madre. Sin embargo, se sabe poco sobre la dinámica de la regulación de AS durante la reprogramación de células somáticas. La expresión transitoria del factor de transcripción C/EBPα antes de la inducción de los factores OSKM predispone las células B primarias de ratón para una reprogramación rápida y eficiente. En este estudio identificamos grupos de eventos de AS con patrones característicos de cambios durante la reprogramación en este sistema, que se superponen parcialmente con los asociados con la reprogramación de MEFs. Análisis en paralelo de la expresión génica de los factores de splicing, y el enriquecimiento de sus secuencias de unión predichas en las regiones de AS correspondientes, sugieren posibles mecanismos reguladores para la coordinación de cambios clave en AS. Analizamos el efecto de alterar un cambio pronunciado en las isoformas del factor de transcripción LEF1: su sobreexpresión aumenta la inducción de marcadores de pluripotencia en la reprogramación de MEFs, con un mayor efecto observado con la sobreexpresión de la isoforma de LEF1 asociada a células iPS. Estudiamos la participación de algunos de los reguladores de AS predichos para promover o reprimir la inducción de la pluripotencia: confirmamos un rol de CPSF3, DDX56, RBM25 y hnRNP UL1 como promotores de reprogramación y una función represiva para TIA1 y CELF2.