آنزیم های اپی ژنتیک، سن و تبار کارایی بازبرنامه ریزی iPSCها را تنظیم می کنند
تاریخ انتشار: جمعه 09 شهریور 1397
| امتیاز:
آنزیم های اپی ژنتیکی ساختارهای کروماتینی پیچیده و بیان ژن های مختص هر نوع سلول را تنظیم می کنند. ATPase BRG1 و کمپلکس بازآرایی کروماتین SWI/SNF آنزیم های اپی ژنتیکی تنظیم کننده در دسترس بودن کروماتین طی مراحل سلولی دائمی و گذرا هستند. آزمایشات در موش ها نشان می دهد که فقدان BRG1 بازبرنامه ریزی سلولی را مهار می کند و این در حالی است که مطالعات با استفاده از سلول های انسانی نشان می دهد که بیش بیان BRG1 بازبرنامه ریزی را تقویت می کند. ما فرض کردیم که تنوع در بیان زیر واحد SWI/SNF در جمعیت انسانی در تنوع پذیری کارایی بازبرنامه ریزی سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) نقش دارد. برای ارزیابی اثر هر فرد، جنس، تبار و سن روی بازبرنامه ریزی iPSC ها، ما یک مجموعه متعادل جنسی و تباری جدید از 240 رده iPSC مشتق از فیبروبلاست های درم انسانی مشتق از 80 اهدا کننده سالم را ایجاد کردیم. از نظر روش شناختی ما کارایی بازبرنامه ریزی هر رده فیبروبلاست درمی را ارزیابی کردیم و سپس تنوع فرد و جمعیتی خاص در پروتئین های بازآرایی کروماتین SWI/SNF و بیان mRNA را کمی سازی کردیم. ما دریافتیم که بیان BRG1، BAF155 و BAF60a قویا با کارایی بازبرنامه ریزی iPSCها مرتبط است. علاوه براین، ما کشف کردیم که کارایی بالای بازبرنامه ریزی ارتباط منفی با سن اهدا کننده دارد و ارتباط مثبتی با اخلاف آفریقایی آمریکایی دارد و با جنسیت اهدا کننده نیز هیچ ارتباطی ندارد. این نتایج نشان می دهد که تنوع در بیان پروتئین بازآرایی کننده کروماتین اثر قوی روی بازبرنامه ریزی iPSCها دارد. علاوه براین، مجموعه ما از نظر بزرگی اندازه، تنوع و فوکوس روی اهدا کننده های سالم منحصربفرد است. نتیجتا، این مجموعه می تواند ابزار حیاتی را برای محققینی که بدنبال اعتبار بخشی نتایج مشاهده ای مطالعات جمعیتی انسانی هستند فراهم آورد و مطالعات منظیم دقیقی را در یک محیط کشت سلول کنترل شده فراهم کند.
Stem Cells. 2018 Aug 28. doi: 10.1002/stem.2899. [Epub ahead of print]
Epigenetic Enzymes, Age, and Ancestry Regulate the Efficiency of Human iPSC Reprogramming.
Mackey LC1, Annab LA1, Yang J1, Rao B1, Kissling GE2, Schurman SH3, Dixon D4, Archer TK1.
Abstract
Epigenetic enzymes regulate higher-order chromatin architecture and cell-type specific gene expression. The ATPase BRG1 and the SWI/SNF chromatin remodeling complex are epigenetic enzymes that regulate chromatin accessibility during steady and transitional cell states. Experiments in mice show that the loss of BRG1 inhibits cellular reprogramming, while studies using human cells demonstrate that the overexpression of BRG1 enhances reprogramming. We hypothesized that the variation of SWI/SNF subunit expression in the human population would contribute to variability in the efficiency of induced pluripotent stem cells (iPSC) reprogramming. To examine the impact of an individuals, sex, ancestry, and age on iPSC reprogramming, we created a novel sex and ancestry balanced cohort of 240 iPSC lines derived from human dermal fibroblasts (DF) from 80 heathy donors. We methodically assessed the reprogramming efficiency of each DF line and then quantified the individual and demographic-specific variations in SWI/SNF chromatin remodeling proteins and mRNA expression. We identified that BRG1, BAF155, and BAF60a expression as strongly correlating with iPSC reprogramming efficiency. Additionally, we discovered that high efficiency iPSC reprograming is negatively correlated with donor age, positively correlated with African American descent, and uncorrelated with donor sex. These results show the variations in chromatin remodeling protein expression have a strong impact on iPSC reprogramming. Additionally, our cohort is unique in its large size, diversity, and focus on healthy donors. Consequently, this cohort can be a vital tool for researchers seeking to validate observational results from human population studies and perform detailed mechanistic studies in a controlled cell culture environment.
PMID: 30152570