Resultados funcionales de la participación de las proteínas insulator en la organización de la cromatina

Abstract

Las proteínas insulator son componentes esenciales de la organización tridimensional de la cromatina ya que son capaces de establecer interacciones entre regiones distantes de la mediante su capacidad de asociarse a otras proteínas. Así pues, actúan promoviendo la organización del genoma en dominios y su vez intervienen en la regulación de la expresión génica facilitando o impidiendo la interacción entre enhancers y promotores que se encuentran a larga distancia. El objetivo de esta tesis ha sido el estudio y caracterización de la participación de los complejos insulator en procesos de diferenciación y desarrollo en Drosophila melanogaster. El desarrollo de este estudio se ha llevado a cabo mediante el seguimiento de dos objetivos de trabajo independientes.

En primer lugar, se ha realizado el estudio del análisis del papel funcional del complejo insulator Ibf-CP190. Este complejo se sitúa en la cromatina preferentemente sobre genes con promotores alternativos donde podría estar ejerciendo una función reguladora de la expresión diferencial de estos transcritos. Uno de los genes con promotores alternativos en los que se sitúa el complejo de estudio es sobre el gen Abdominal-B, que expresa 4 transcritos diferentes. Estos transcritos que se clasifican en dos grupos, el A y el B, se encuentran separados por una región insulator donde se sitúa el complejo Ibf-CP190 sugiriendo que el complejo Ibf-CP190 podría estar participando en la regulación diferencial de estos. En ausencia del complejo Ibf- CP190, el transcrito de la clase A se expresa en el segmento de expresión del transcrito B en embriones de estadio 12. Este resultado podría indicar que el complejo Ibf-CP190 está involucrado en la regulación de la expresión espacial del transcrito A del gen Abdominal-B, y sugiere que la ausencia de la barrera creada por el complejo Ibf-CP190 podría estar permitiendo que los elementos reguladores encargados de la expresión del transcrito B entren en contacto con el promotor del transcrito A provocando la expresión ectópica de este transcrito en el PS14. Además, los resultados obtenidos en el análisis cuantitativo muestran un aumento de la expresión de ambos transcritos en larva, sugiriendo que el transcrito B también podría verse expresado ectópicamente en el PS13 por la misma causa que sucede con el A.

En segundo lugar, hemos realizado el estudio de la kinasa Haspin como proteína moduladora de la cromatina. Estudios previos en el laboratorio describieron a la proteína Haspin como la kinasa encargada de la fosforilación de la H3 de la treonina 3 en Drosophila melanogaster tanto en mitosis como en interfase. Estos resultados nos permitieron la formulación de nuevas hipótesis que se han centrado en la investigación del papel que desempeña Haspin durante la interfase como proteína arquitectural y de la participación que tiene esta kinasa en la regulación de la expresión génica. Los resultados obtenidos sobre el estudio de la función de Haspin en la interfase sugieren que actúa como moduladora de la estructura de la heterocromatina y de la eucromatina mediante la regulación de la presencia de las Cohesinas en la cromatina. Los

cambios estructurales de la cromatina que se observan en ausencia de Haspin podrían estar impidiendo que Polycomb se una a la cromatina ya que, se observa una disminución de la proteína Polycomb en los polycomb response elements, cambios en el pairing sensitive silencing y efectos en la expresión que se reflejan en la aparición de transformaciones homeóticas. Por ese motivo, los resultados parecen indicar que Haspin es necesaria para el correcto silenciamiento de los genes regulados por el complejo de proteínas Polycomb,

The architectural proteins in the chromatin have the ability to mediate interactions between distant regions thanks to their ability to form complexes with other proteins. For that reason, insulators can regulate gene expression causing or blocking the union between enhancers and promoters and organizing the genome in chromatin domains. The objective of this thesis has been the study and characterization of the participation of the insulator proteins in differentiation and developmental processes. The work has been split in two different lines of research. The first one consists in the study of the insulator complex Ibf-CP190 function. This complex has preference to be bounded in genes with alternative promoters suggesting a possible role of this complex in the regulation of different transcripts. Abdominal-B is a gene that express 4 different transcripts that are divided into 2 classes, A and B, that are separated by an insulator region enriched in Ibf-CP190. Our results indicate that this complex is implicated in the correct spatial expression of the A transcript. The absence of this complex causes the ectopic expression of A transcript to the places where the B is expressed suggesting a crosstalk between regulatory elements of both transcripts due to the disappearance of the insulator complex Ibf-CP190 between them. The other project is focused on the study of the Haspin kinase. In our laboratory has been described the Haspin kinase as a responsible of the H3T3p in mitosis and interphase in Drosophila melanogaster. Our objective in this research line was to study the function of Haspin as an architectural protein and its function on the regulation of gene expression. Our results indicate that Haspin is a regulator of the structure of the euchromatin and the heterochromatin, likely due to its ability to modulate the presence of the Cohesins in the chromatin. This structural change has effects in the ability of the Polycomb group proteins to silence homeotic genes, indicating that Haspin has a role in the regulation of gene expression.