Chromatin alterations imposed by the oncogenic transcription factor PML-RAR

Abstract

En mamíferos, así como en plantas, mutaciones en AND helicasas/ATPasas del la família SNF2, no solo afectan a la estructura de la cromatina, sino que también afectan al patrón global de la metilación del ADN. Sugiriendo una relación funcional entre la estructura de la cromatina y la epigenética. El complejo NuRD, el cual posee una ATPasa de la familía SNF2, está relacionado con la represión de la transcripción y en el remodelamiento de la cromatina. Nuestro laboratorio demostró que la proteína leucémica PML-RARα reprime la transcripción de sus genes diana por el reclutamiento de DNMTs y el complejo PRC2. En esta tesis, demostramos una relación directa del complejo NuRD en la represión génica y en los cambios epigenéticos en la leucemia promielocítica aguda (APL). Mostramos que PML-RARα se une y recluta NuRD a sus genes diana, incluyendo el gen supresor de tumores RAR2, facilitando que el complejo de Polycomb se reclute y metile la lisina 27 de la histona H3. Tratamiento con Acido Retinóico (RA), el qual se utiliza en pacientes, reduce la ocupación de NuRD en células leucémicas. Eliminando NuRD no solo provoca que las histonas no se deacetilen y que la cromatina no se compacte, sino que también provoca que tanto la metilación del ADN y de las histonas no se produzca, así como la represión génica del gen RAR2, favoreciendo la diferenciación celular. Nuestros resultados caracterizan un nuevo papel del complejo NuRD en el establecimiento de los patrones epigenéticos en APL, demostrando una relación esencial entre la estructura de la cromatina y epigenética durante el desarrollo de la leucemia, pudiéndose aplicar a la terapia de esta enfermedad.

In mammals, as in plants, mutations in SNF2-like DNA helicases/ATPases were shown to affect not only chromatin structure but also global methylation patterns, suggesting a potential functional link between chromatin structure and epigentic marks. The SNF2-like containing NuRD complex is involved in gene transcriptional repression and chromatin remodeling. We have previously shown that the leukemogenic protein PMLRARα represses target genes through recruitment of DNMTs and Polycomb complex. In this thesis, we demonstrate a direct role of the NuRD complex in aberrant gene repression and transmission of epigenetic repressive marks in acute promyelocytic leucemia (APL). We show that PML-RARα binds and recruits NuRD to target genes, including to the tumor-suppressor gene RAR2. In turn, the NuRD complex facilitates Polycomb binding and histone methylation at lysine 27. Retinoic acid treatment reduced the promoter occupancy of the NuRD complex. Knock-down of the NuRD complex in leukemic cells not only prevented histone deacetylation and chromatin compaction, but also impaired DNA and histone methylation as well as stable silencing, thus favoring cellular differentiation. These results unveil an important role for NuRD in the establishment of altered epigenetic marks in APL, demonstrating an essential link between chromatin structure and epigenetics in leukemogenesis that could be exploited for therapeutic intervention.