blog

Jun 08, 2024

Desregulação epigenética do trânsito cromossômico em micronúcleos

Nature volume 619, páginas 176–183 (2023)Cite este artigo 31k Acessos 2 citações 258 Detalhes de métricas altmétricas Este artigo foi atualizado Instabilidade cromossômica (NIC) e alterações epigenéticas

Nature volume 619, páginas 176–183 (2023)Cite este artigo

31 mil acessos

2 citações

258 Altmétrico

Detalhes das métricas

Este artigo foi atualizado

A instabilidade cromossômica (NIC) e as alterações epigenéticas são características de cânceres avançados e metastáticos1,2,3,4, mas não se sabe se estão ligadas mecanicamente. Aqui mostramos que a segregação incorreta de cromossomos mitóticos, seu sequestro em micronúcleos5,6 e a subsequente ruptura do envelope micronuclear7 perturbam profundamente as modificações pós-traducionais de histonas normais (PTMs), um fenômeno conservado em humanos e camundongos, bem como em câncer e não- células transformadas. Algumas das alterações nas PTMs das histonas ocorrem devido à ruptura do envelope micronuclear, enquanto outras são herdadas de anormalidades mitóticas antes da formação do micronúcleo. Utilizando abordagens ortogonais, demonstramos que os micronúcleos exibem extensas diferenças na acessibilidade da cromatina, com um forte viés posicional entre promotores e regiões distais ou intergênicas, em linha com as redistribuições observadas de PTMs de histonas. A indução de NIC causa desregulação epigenética generalizada, e os cromossomos que transitam em micronúcleos apresentam anormalidades hereditárias em sua acessibilidade muito depois de terem sido reincorporados ao núcleo primário. Assim, além de alterar o número de cópias genômicas, a NIC promove a reprogramação epigenética e a heterogeneidade no câncer.

A NIC impulsiona a progressão do tumor, em parte através da geração de heterogeneidade no número de cópias genômicas, que serve como substrato para a seleção natural . A NIC está associada a metástases11, resistência terapêutica12 e evasão imunológica13,14, e resulta da segregação incorreta de cromossomos durante a mitose15. Uma característica marcante das células cancerígenas com NIC é a presença de cromossomos atrasados ​​na anáfase15. Cromossomos mal segregados frequentemente terminam em micronúcleos, que possuem envelopes propensos à ruptura, expondo seu conteúdo genômico ao citosol6,11,16,17. Danos generalizados no DNA causados ​​por tal ruptura podem catalisar anormalidades genômicas, incluindo rearranjos cromossômicos complexos conhecidos como cromotripse18,19. Os cromossomos encapsulados em micronúcleos são frequentemente reintegrados total ou parcialmente ao núcleo primário após a mitose e, como tal, podem propagar anormalidades genéticas adquiridas, enquanto estão no micronúcleo, para células-filhas . Em contraste com as ramificações genômicas da segregação cromossômica incorreta, pouco se sabe sobre os efeitos do trânsito cromossômico nos micronúcleos na integridade da paisagem epigenética.

Para determinar as consequências epigenéticas do sequestro cromossômico em micronúcleos, utilizamos microscopia de imunofluorescência para avaliar o status de PTMs de histonas canônicas em células epiteliais mamárias humanas não transformadas (MCF10A), células epiteliais pigmentares da retina imortalizadas por telomerase (RPE-1), células epiteliais de pigmento retinal imortalizadas por telomerase (RPE-1), células epiteliais de alto células de câncer de ovário seroso de grau (HGSOC) (OVCAR-3) e células de câncer de mama triplo-negativas humanas e de camundongo (MDA-MB-231 e 4T1, respectivamente). Observamos diferenças substanciais na distribuição de PTMs de histonas ao comparar núcleos primários e micronúcleos. Os micronúcleos apresentaram reduções na marca de ativação transcricional, acetilação da lisina, em múltiplos resíduos ao longo da cauda da histona H3 (H3K9ac, H3K27ac e, em menor extensão, H3K14ac, que foi perdida apenas nas células tumorais). Além disso, os dois locais canônicos de ubiquitinação nas histonas, a mono-ubiquitinação repressiva da histona H2A (H2AK119ub) e a mono-ubiquitinação específica do corpo do gene da histona H2B (H2BK120ub), exibiram reduções substanciais, com uma perda quase completa de H2BK120ub ( Fig. 1a,b e dados estendidos Fig. 1a,b). Mudanças nos padrões de histonas PTM em micronúcleos foram notavelmente conservadas entre células não transformadas e derivadas de câncer, bem como entre espécies, independentemente da taxa basal de formação de micronúcleos (Fig. 1b e Dados Estendidos Fig. 1b, c). Embora alguns eventos importantes de metilação da lisina na histona H3 tenham sido preservados em micronúcleos, outros, como H3K9me3, H3K27me3 e H3K36me3, foram enriquecidos (Extended Data Fig. 1d). O tratamento com o inibidor da pan-histona desacetilase (HDAC) vorinostat levou à restauração quase completa dos sinais H3K9ac, H3K14ac e H3K27ac nos micronúcleos, enquanto o tratamento com o inibidor EZH2 GSK126 levou a uma redução na intensidade da coloração H3K27me3 (Fig. 1c e Dados Estendidos Figura 2a – e). Essas mudanças nas PTMs de histonas indicam um equilíbrio alterado de enzimas modificadoras de histonas, muitas das quais foram encontradas ausentes nos micronúcleos (Extended Data Fig. 2f-h). Além disso, observamos redução da fosforilação da subunidade B1 da RNA polimerase II (RPB1) em micronúcleos em comparação com núcleos primários, sugerindo atividade transcricional reduzida (Extended Data Fig. 2i, j).