Modificações nas histonas são conhecidas por regular a estrutura conformacional da cromatina e a expressão gênica em células adultas e células-tronco pluripotentes. Tem sido postulado que a acetilação e deacetilação das histonas podem influenciar a expressão de genes envolvidos na iniciação, progressão e metástase tumoral, além de contribuir para o desenvolvimento de resistência à quimioterapia. Assim, buscou-se avaliar a influência das modificações nas histonas sobre a biologia do carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço (CECP) e sua respectiva subpopulação de células semelhantes às células-tronco (CSC). Inicialmente, foi checado os níveis de acetilação da histona H3 (membro das histonas nucleares associado à compactação da cromatina) em um painel representativo de linhagens celulares de CECP. Posteriormente, para estudar a influência do estroma tumoral no padrão de acetilação da histona H3, o microambiente do tumor foi mimetizado através da utilização de meio condicionado derivado do cultivo de fibroblastos e cultura primária de células endoteliais humanas. Além disso, validamos esses resultados in vitro por meio de amostras humanas de CECP. Finalmente, a acetilação e deacetilação da cromatina foi induzida, respectivamente, pela administração dos inibidores das enzimas histona deacetilase tricostatina A (TSA) e histona acetiltransferase curcumina, em linhagens celulares de CECP. Foi feita a análise da formação de esferas (ensaio funcional de células-tronco), juntamente com a verificação dos níveis de ALDH, marcador de células-tronco (citometria de fluxo - FACS), além da determinação do índice de proliferação tumoral (Ki-67) e realização dos ensaios de invasão e migração celular. Linhagens celulares de CECP apresentaram níveis baixos de acetilação da histona H3 e demonstraram capacidade de retenção de uma subpopulação de CSC. Apenas o meio condicionado de células endoteliais humanas foi capaz de alterar a conformação da cromatina, uma vez que induziu o aumento da acetilação da histona H3. Interessantemente, foi também notado um concomitante aumento da agressividade de linhagens celulares de CECP (aumento dos níveis de BMI-1 e vimentina). Esses resultados foram confirmados em amostras humanas de CECP que mostraram, apenas no fronte de invasão, células com cromatina acetilada. Curiosamente, essas mesmas células também expressaram vimentina. Os tratamentos com TSA e curcumina resultaram na diminuição significativa da subpopulação de CSC, interrompendo a formação de esferas e reduzindo os níveis de ALDH. Além disso, o tratamento com curcumina mostrou resultados muito interessantes, uma vez que gerou uma redução evidente da invasão celular e impactou por completo o potencial de migração tumoral, sendo nesse sentido mais eficiente que a cisplatina, droga antineoplásica bem estabelecida. Por outro lado, o tratamento com TSA induziu a transição epitélio-mesenquimal nas linhagens celulares de CECP, detectada pelo aumento da expressão de vimentina e indução de um fenótipo fusiforme, juntamente com o aumento da invasão tumoral e os níveis de BMI-1. Portanto, a organização da cromatina está envolvida na modulação da presença de CSC e os altos níveis de acetilação das histonas intensificam o comportamento agressivo de células de CECP. / Histone modifications are known to regulate chromatin conformation structure and gene expression in adult cells and pluripotent stem cells. It has been postulated that histone acetylation and deacetylation could influence the expression of genes involved in cancer initiation, progression, metastasis, and development of resistance to chemotherapies. Here, we sought to evaluate the influence of histone modifications over the biology of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) and its stem cell-like subpopulation (CSC). Initially, we checked the status of histone H3 acetylation (a member of the core histones associated to chromatin compaction) in a representative set of HNSCC cell lines. Subsequently, to analyze the influence of tumor stroma over the histone H3 acetylation, we mimicked the tumor microenvironment by using conditioned medium from fibroblasts and primary human endothelial cells. Further we validated these in vitro findings through human samples of HNSCC. Finally, we induced chromatin acetylation and deacetylation by the administration of the histone deacetylase inhibitor trichostatin A (TSA) and histone acetyltransferase inhibitor curcumin, respectively, in HNSCC cell lines. The analysis of spheres formation (stem cell functional assay), along with the levels of stem cells marker ALDH (showed by flow cytometry - FACS), tumor proliferation index (Ki-67), invasion and migration cellular potencial were verified. HNSCC cell lines showed lower levels of histone H3 acetylation and ability to retain a subpopulation of CSC. Only conditioned media from human endothelial cells was able to alter the conformation of chromatin, since it induced the increase of histone H3 acetylation. Interestingly, it was also noted a concomitant augment of HNSCC cell lines aggressiveness (enhanced BMI-1 and vimentin levels). These findings were confirmed in human samples of HNSCC that showed, only at the invasive front, cells with acetylated chromatin. Curiously, these same cells also expressed vimentin. TSA and curcumin treatments resulted in significant decrease of the CSC subpopulation by disrupting the spheres and reducing the levels of ALDH. Also, curcumin treatment showed exciting results since it caused an evident reduction of cellular invasion and it impacted the tumoral migration potential, being more efficient than cisplantin, a well-established antineoplastic drug. However, TSA induced epithelial to mesenchymal transition in HNSCC cell lines detected by the upregulation of vimentin and the induction of a fusiform phenotype along with augmented tumor invasion and the levels of BMI-1. Chromatin organization is involved in the modulation of CSC where high levels of histone acetylation intensify the aggressive behavior of HNSCC cells.

At least eleven histone H1 variants exist in mammalian somatic cells that bind to the linker DNA and stabilize the nucleosome particle contributing to higher order chromatin compaction. In addition of playing a structural role, H1 seems to be involved in the activation and repression of gene expression. It is not well known whether the different variants have specific roles or regulate specific promoters. We have explored this by inducible shRNA-mediated knock-down of each of the H1 variants in a human breast cancer cell line. Rapid inhibition of each H1 variant was not compensated by changes of expression of other variants. A different, reduced subset of genes is altered in each H1 knock-down. Interestingly, H1.2 depletion represses expression of a number of cell cycle genes. This is concomitant with a G1 arrest phenotype observed in this cell line. In addition, H1.2 depletion caused decreased global nucleosome spacing. These effects are specific of H1.2 depletion as they are not complemented by overexpression of other variants and they do not occur in knock-downs for the other variants. Moreover, H1.4 depletion caused cell death in T47D, being the first report of the essentiality of an H1 variant for survival in a human cell type. In addition to this, we have also investigated specificities of H1 subtypes location in particular promoters of interest in our laboratory, as well as specific interactions with other factors by generating HA-tagged H1 variant expressing cell lines. / Al menos once variantes de la histona H1 han sido identificadas en mamíferos, todas ellas se unen al ADN entre nucleosomas contribuyendo así, a la estabilización de la partícula nucleosómica y a la compactación de la cromatina en estructuras de alto orden. Además de jugar un papel estructural, H1 parece estar implicada en la activación y represión de la expresión génica. Se desconoce si las diferentes variantes de H1 tienen funciones específicas o regulan promotores específicos. Con el objetivo de investigar esta hipótesis se han generado líneas celulares que inhiben de forma inducible, mediante la tecnología de ARN interferente, la expresión de cada una de las variantes de forma específica. La inhibición de cada una de las variantes no es compensada por cambios en la expresión del resto de subtipos. Distintos grupos de genes resultan alterados con la depleción de cada una de las variantes de H1. La inhibición de H1.2 reprime la expresión de una serie de genes de ciclo celular, correlacionando con un fenotipo de arresto celular en fase G1 observado en esta línea. Además, la inhibición de H1.2 causa una disminución global del espaciamiento entre nucleosomas. Todos estos efectos parecen ser específicos para la falta de H1.2 ya que no son complementados por la sobreexpresión de otras variantes. Por otro lado, la inhibición de H1.4 causa muerte celular en T47D. Ésta es la primera vez que se describe que una variante de H1 es esencial para la supervivencia de una línea celular humana.En un segundo plano, se han construido líneas celulares con expresión de las variantes de H1 fusionadas al péptido HA, con el objetivo de estudiar la especificidad de su localización en promotores de interés para el grupo, así como interacciones específicas con otros factores celulares.

The meiotic cell cycle is modified from the mitotic cell cycle by having a premeiotic S phase which leads to high levels of recombination, two rounds of nuclear division with no intervening DNA synthesis, and a reductional pattern of chromosome segregation. Rem1 is a cyclin that is expressed only during meiosis in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe. Cells in which rem1 has been deleted show a decreased intragenic meiotic recombination and a delay at the onset of meiosis I. When ectopically expressed in mitotically growing cells, Rem1 induces a G1 arrest followed by severe mitotic catastrophes. Here we show that rem1 expression is regulated at the level of both transcription and splicing, encoding for two proteins with different function depending on the intron retention. We have determined that the regulation of rem1 splicing is not dependent on any transcribed region of the gene. Furthermore, when the rem1 promoter is fused to other intron-containing genes, the chimeras show a meiotic-specific regulation of splicing, exactly as endogenous rem1. This regulation is dependent on two transcription factors of the forkhead family, Mei4 and Fkh2. While Mei4 induces both transcription and splicing of rem1, Fkh2 is responsible for the intron retention of the transcript during vegetative growth and pre-meiotic S phase. / El ciclo meiótico se diferencia del ciclo mitótico por tener una fase S pre-meiótica caracterizada por altos niveles de recombinación, dos rondas de división nuclear sin síntesis de DNA entre las dos y una segregación cromosómica reduccional. Rem1 es una ciclina que sólo se expresa en meiosis en la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe. Celulas con rem1 deleccionado presentan una tasa de recombinación intragénica disminuida y un retraso en el inicio de meiosis I. Cuando se expresa ectópicamente en células creciendo vegetativamente, Rem1 induce un arresto en G1 seguido de catástrofe mitótica. Este trabajo describe que la expresión de rem1 está regulada a nivel de la trascripción y el procesamiento, codificando para dos proteínas con funciones diferentes dependiendo de la retención intrónica.. Hemos determinado que la regulación del splicing de rem1 no depende de ninguna región transcrita del gen. Además, cuando el promotor se fusiona a otros genes que contienen intrones, las quimeras presentan una regulación específica de meiosis como el rem1 endógeno. Esta regulación depende de dos factores de transcripción de la familia Forkhead, Mei4 y Fkh2. Mientras Mei4 induce la transcripción y el splicing de rem1, Fkh2 es responsable de la retención intrónica del tránscrito durante crecimiento vegetativo y fase S pre-meiótica.

Human epidermis relies on a population of adult stem cells to maintain its homeostasis. Stem cells transit from a dormant to an active state and undergo a tightly regulated process of differentiation that replenishes the tissue according to its needs. This process either replaces cells that get shed away, or contributes to tissue healing upon injuries, such as wounding. Distinct molecular mechanisms are required to keep human epidermal stem cells localized in their niche and for their active proliferation and mobilization, while others regulate their differentiation status. However, little is known about the proper global chromatin modifications that ensure the correct transition between these stem cell states. This work shows that Cbx4, a Polycomb Repressive Complex-1 (PRC1)-associated protein, maintains human epidermal stem cells slow-cycling and undifferentiated, while protecting them from senescence. Interestingly, abrogating the polycomb activity of Cbx4 impairs its anti-senescent function without affecting stem cell differentiation, indicating that differentiation and senescence are independent processes in human epidermis. Conversely, Cbx4 inhibits stem cell activation and differentiation through its SUMO ligase activity. Global transcriptome and chromatin occupancy analyses indicate that Cbx4 regulates modulators of epidermal homeostasis and represses factors, such as Ezh2, Dnmt1, and Bmi1, to prevent the active stem cell state. Interestingly, Cbx4 also represses genes required for neuronal fate repression, suggesting that it might have a role in ectoderm patterning during development. Cbx proteins are differently expressed during epidermal differentiation and the activity of Cbx4 towards promoting human epidermal stem cell quiescence is unique among the Cbx proteins. This suggests that different Polycomb complexes are assembled, based on the availability of its core member, and balance epidermal stem cell dormancy and activation, while continually preventing senescence and differentiation. / La homeostasis de la epidermis humana depende de una población de células troncales adultas (CTAs). Las CTAs alternan ciclos de quiescencia y actividad, seguidos por una regulación estricta de su diferenciación, según las necesidades celulares del tejido. Este proceso es esencial para repoblar el tejido de células envejecidas o dañadas. Cada estadío por el que transita una CTA está regulado por procesos moleculares específicos. Sin embargo, aún sabemos poco sobre los procesos que regulan la reorganización de la cromatina necesarios para mediar dichas transiciones en la población de las CTAs. Estos resultados demuestran que la proteina Cbx4, pertenciente al complejo Polycomb Repressive Complex-1 (PRC1), es necesaria para mantener a las CTAs de la epidermis humana quiescentes, indiferenciadas, y protegidas de la senescencia. A nivel molecular, la actividad polycomb de Cbx4 es únicamente necesaria para su función antisenescente, pero es dispensable para la regulación de la proliferación y diferenciación de las CTAs. La inhibición de la proliferación y diferenciación celular sin embargo depende de la activdad E3 SUMO ligasa de Cbx4. Analisis del transcriptoma global y de unión a la cromatina (ChIP), demuestran que Cbx4 regula la expresión de moduladores esenciales de la homeostasis de la epidermis, y reprime la expresión de factores necesarios para la activación de las CTAs, tales como Ezh2, Dnmt1 y Bmi1. Cabe destacar que Cbx4 también reprime la expresión de genes que determinam el linage neuronal, lo que sugiere que Cbx4 pueda ser importante para separar el neuroectodermo entre ectodermo y neuronas, durante el desarrollo embrionario. Cbx4 es la única proteina Cbx capaz de inducir entrada en quiescencia de las CTAs, y el resto de proteinas Cbx se expresa de forma diferente durante la diferenciación en la epidermis. Por lo tanto, nuestros estudios sugieren que la actividad de distintos complejos Polycomb actúa en los sucesivos estadíos de quiescencia, proliferación y diferenciación de las CTAs, a la vez que impiden su senescencia de forma constante.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Dentre os diversos tipos de câncer agressivos, o câncer de mama é o mais comum em mulheres. Mutações hereditárias e adquiridas, assim como alterações epigenéticas atuam em sinergia na carcinogênese mamária e na progressão tumoral. A proteína P53 é uma supressora de tumor e possui uma atuação fundamental na integridade genômica. Apesar do vasto conhecimento sobre o controle da P53 a nível de proteína, ainda pouco se sabe sobre o controle transcricional do gene <i>TP53</i>. A série 21T, uma série de 4 linhagens celulares originadas da mama da mesma paciente, representando diferentes estágios de progressão tumoral mamária, é um eficiente modelo para investigação das alterações epigenéticas e suas influências na expressão gênica ao longo da progressão do câncer de mama. Nós analisamos a organização do domínio do gene <i>TP53</i> através da técnica de arranjo de DNA, em diversas linhagens celulares de câncer de mama e linhagens controle, e realizamos uma tentativa de caracterizar estes elementos de DNA nas linhagens controle não-tumorais HB2 e MCF10A e nas tumorais MCF-7, MDA-MB-231, T47D, através dos marcadores epigenéticos de eucromatina, H4Ac, e heterocromatina, H3K9me3. Ainda analisamos a ligação de proteínas à região associada à matriz nuclear (MAR), denominada MAR 2, e a possível ligação da proteína ligante à matriz nuclear (MARBP), PARP-1, através de ensaios de gel shift (EMSA). Detectamos que na linhagem controle epitelial mamária, HB2, o gene <i>TP53</i> está posicionado num domínio de DNA relativamente pequeno, aproximadamente 50 kb, delimitado por dois sítios de fixação à matriz nuclear. Interessantemente, esta estrutura de domínio se apresentou radicalmente diferente nas linhagens de câncer de mama estudadas, MCF7, T47D, MDA-MB-231 e BT474, nos quais o tamanho do domínio estudado estava aumentado e a transcrição do <i>TP53</i> diminuída. Os enriquecimentos com os marcadores epigenéticos de cromatina H4Ac e H3K9me3 estão diferentemente distribuídos nas MARs nas linhagens celulares. Surpreendentemente, a MAR 2 apresentou uma ligação altamente específica, o que poderia representar a atuação de fatores transcricionais envolvidos na organização da cromatina. Através de programas de bioinformática, detectamos putativos sítios para interessantes fatores de transcrição, tais como o c/EBP-beta e c-myb, que poderiam atuar em cis regulando a expressão do gene <i>TP53</i> e outros flanqueadores. Nós propusemos um modelo para a organização da cromatina na região de domínio do gene <i>TP53</i> com os genes flanqueadores. Através da série 21T, detectamos uma hipometilação global genômica, nas células cancerosas 21NT e 21MT1. Uma importante diminuição da expressão global do marcador H4Ac nas células metastáticas 21MT1, foi detectada em relação às outras linhagens. Os níveis de RNAm das principais enzimas relacionadas as modificações epigenéticas são consistentes com as observadas hipometilação genômica e hipoacetilação. Através de microscopia confocal, verificamos que o marcador H4Ac está localizado, na maior parte na periferia e o marcador H3K9me3, pericêntrico nos núcleos tumorais. Por fim, verificamos que o promotor P1 do gene <i>TP53</i> apresenta um estado de cromatina aberta, e a expressão do gene <i>TP53</i> é similar em todas as células da série 21T. / Breast cancer is the most common aggressive cancer type in women. Inherited and acquired mutations as well as epigenetic alterations act together in breast carcinogenesis and tumor progression. P53 is a tumor suppressor protein critical for genome integrity. Although its control at the protein level is well known, the transcriptional regulation of the <i>TP53</i> gene is still unclear. The 21T series, a series of 4 breast cell lines originating from the same patient and representative of the breast tumor progression stages, is a suitable model to investigate epigenetic alterations and their influences upon gene expression during breast tumor progression. We have analyzed the organization of the <i>TP53</i> gene domain using DNA arrays in several breast cancer and control cell lines and we made an attempt to characterize these DNA elements in breast non-cancerous cell lines HB2 and MCF-10, and cancerous MCF-7, MDA-MB-231 and T47D, through the determination of epigenetic markers of euchromatin, H4Ac, and heterochromatin, H3K9me3. We further analyzed the matrix attachment region (MAR), named MAR 2, protein binding, and possible MAR 2 binding of the important MAR binding protein (MARBP), PARP-1, by Electrophoretic mobility Shift Assay (EMSA). We have found that in the control breast epithelial cell line, HB2, the <i>TP53</i> gene is positioned within a relatively small DNA domain, encompassing 50 kb, delimited by two nuclear matrix attachment sites. Interestingly, this domain structure was found to be radically different in the studied breast cancer cell lines, MCF7, T47D, MDA-MB-231 and BT474, in which the domain size was increased and <i>TP53</i> transcription was decreased. H4Ac and H3K9me3, chromatin epigenetic markers enrichment are differentially distributed through MARs in cell lines. Surprinsingly, MAR 2 presented a defined band-shift, which could represent trans-acting factor(s), involved in chromatin organization. By bioinformatics software, we found interesting transcription factors putative binding sites, such as for c/EBP-beta and c-myb, which could be cis-acting elements regulating <i>TP53</i> and neighboring genes expression. We propose a model for the chromatin organization of the <i>TP53</i> gene domain with neighboring genes. Through 21T cell line series, we detected a global genomic hypomethylation profile in the cancerous 21NT and 21MT1. An important global decrease of the active chromatin mark H4Ac in the metastatic 21MT1 relative to other cell lines was detected. mRNA levels of key enzymes linked to epigenetic modifications are consistent with the observed genomic hypomethylation and hypoacetylation. By confocal immunofluorescent assay we observed that H4Ac is mostly located at periphery, and the repressive mark H3K9Me3 located pericentric, in tumorigenic cells nuclei. <i>TP53</i> P1 promoter in 21T series was found to be in an open state and <i>TP53</i> transcription level was found to be similar in all 21T cell lines.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Dentre os diversos tipos de câncer agressivos, o câncer de mama é o mais comum em mulheres. Mutações hereditárias e adquiridas, assim como alterações epigenéticas atuam em sinergia na carcinogênese mamária e na progressão tumoral. A proteína P53 é uma supressora de tumor e possui uma atuação fundamental na integridade genômica. Apesar do vasto conhecimento sobre o controle da P53 a nível de proteína, ainda pouco se sabe sobre o controle transcricional do gene <i>TP53</i>. A série 21T, uma série de 4 linhagens celulares originadas da mama da mesma paciente, representando diferentes estágios de progressão tumoral mamária, é um eficiente modelo para investigação das alterações epigenéticas e suas influências na expressão gênica ao longo da progressão do câncer de mama. Nós analisamos a organização do domínio do gene <i>TP53</i> através da técnica de arranjo de DNA, em diversas linhagens celulares de câncer de mama e linhagens controle, e realizamos uma tentativa de caracterizar estes elementos de DNA nas linhagens controle não-tumorais HB2 e MCF10A e nas tumorais MCF-7, MDA-MB-231, T47D, através dos marcadores epigenéticos de eucromatina, H4Ac, e heterocromatina, H3K9me3. Ainda analisamos a ligação de proteínas à região associada à matriz nuclear (MAR), denominada MAR 2, e a possível ligação da proteína ligante à matriz nuclear (MARBP), PARP-1, através de ensaios de gel shift (EMSA). Detectamos que na linhagem controle epitelial mamária, HB2, o gene <i>TP53</i> está posicionado num domínio de DNA relativamente pequeno, aproximadamente 50 kb, delimitado por dois sítios de fixação à matriz nuclear. Interessantemente, esta estrutura de domínio se apresentou radicalmente diferente nas linhagens de câncer de mama estudadas, MCF7, T47D, MDA-MB-231 e BT474, nos quais o tamanho do domínio estudado estava aumentado e a transcrição do <i>TP53</i> diminuída. Os enriquecimentos com os marcadores epigenéticos de cromatina H4Ac e H3K9me3 estão diferentemente distribuídos nas MARs nas linhagens celulares. Surpreendentemente, a MAR 2 apresentou uma ligação altamente específica, o que poderia representar a atuação de fatores transcricionais envolvidos na organização da cromatina. Através de programas de bioinformática, detectamos putativos sítios para interessantes fatores de transcrição, tais como o c/EBP-beta e c-myb, que poderiam atuar em cis regulando a expressão do gene <i>TP53</i> e outros flanqueadores. Nós propusemos um modelo para a organização da cromatina na região de domínio do gene <i>TP53</i> com os genes flanqueadores. Através da série 21T, detectamos uma hipometilação global genômica, nas células cancerosas 21NT e 21MT1. Uma importante diminuição da expressão global do marcador H4Ac nas células metastáticas 21MT1, foi detectada em relação às outras linhagens. Os níveis de RNAm das principais enzimas relacionadas as modificações epigenéticas são consistentes com as observadas hipometilação genômica e hipoacetilação. Através de microscopia confocal, verificamos que o marcador H4Ac está localizado, na maior parte na periferia e o marcador H3K9me3, pericêntrico nos núcleos tumorais. Por fim, verificamos que o promotor P1 do gene <i>TP53</i> apresenta um estado de cromatina aberta, e a expressão do gene <i>TP53</i> é similar em todas as células da série 21T. / Breast cancer is the most common aggressive cancer type in women. Inherited and acquired mutations as well as epigenetic alterations act together in breast carcinogenesis and tumor progression. P53 is a tumor suppressor protein critical for genome integrity. Although its control at the protein level is well known, the transcriptional regulation of the <i>TP53</i> gene is still unclear. The 21T series, a series of 4 breast cell lines originating from the same patient and representative of the breast tumor progression stages, is a suitable model to investigate epigenetic alterations and their influences upon gene expression during breast tumor progression. We have analyzed the organization of the <i>TP53</i> gene domain using DNA arrays in several breast cancer and control cell lines and we made an attempt to characterize these DNA elements in breast non-cancerous cell lines HB2 and MCF-10, and cancerous MCF-7, MDA-MB-231 and T47D, through the determination of epigenetic markers of euchromatin, H4Ac, and heterochromatin, H3K9me3. We further analyzed the matrix attachment region (MAR), named MAR 2, protein binding, and possible MAR 2 binding of the important MAR binding protein (MARBP), PARP-1, by Electrophoretic mobility Shift Assay (EMSA). We have found that in the control breast epithelial cell line, HB2, the <i>TP53</i> gene is positioned within a relatively small DNA domain, encompassing 50 kb, delimited by two nuclear matrix attachment sites. Interestingly, this domain structure was found to be radically different in the studied breast cancer cell lines, MCF7, T47D, MDA-MB-231 and BT474, in which the domain size was increased and <i>TP53</i> transcription was decreased. H4Ac and H3K9me3, chromatin epigenetic markers enrichment are differentially distributed through MARs in cell lines. Surprinsingly, MAR 2 presented a defined band-shift, which could represent trans-acting factor(s), involved in chromatin organization. By bioinformatics software, we found interesting transcription factors putative binding sites, such as for c/EBP-beta and c-myb, which could be cis-acting elements regulating <i>TP53</i> and neighboring genes expression. We propose a model for the chromatin organization of the <i>TP53</i> gene domain with neighboring genes. Through 21T cell line series, we detected a global genomic hypomethylation profile in the cancerous 21NT and 21MT1. An important global decrease of the active chromatin mark H4Ac in the metastatic 21MT1 relative to other cell lines was detected. mRNA levels of key enzymes linked to epigenetic modifications are consistent with the observed genomic hypomethylation and hypoacetylation. By confocal immunofluorescent assay we observed that H4Ac is mostly located at periphery, and the repressive mark H3K9Me3 located pericentric, in tumorigenic cells nuclei. <i>TP53</i> P1 promoter in 21T series was found to be in an open state and <i>TP53</i> transcription level was found to be similar in all 21T cell lines.

Mi trabajo ha estado enfocado en la implicación de los diferentes mecanismos epigenéticos de PML-RARa en la inducción de la leucemia promielocítica aguda (APL).En particular yo estudié el rol de MBD1, un miembro de la conservada familia de proteinas capaces de unirse al DNA metilado, demostrando que desempeña un papel importante en la progresión de la leucemia. De hecho, mostré que MBD1 es recruida por PML-RARa a sus promotores diana a través de los mecanismos mediados por HDAC3, participando por tanto en la represión transcripcional. Además, investigué hasta donde la metilación de la H3K27 mediada por Polycomb contribuye a la tumorgénesis mediada por PML-RARa. Demostré que PML-RARa dirige al PRC2 hacia el locus del tumor supresor causando la metilación de la H3K27. Fue interesante ser capaz de mostrar que tanto la metilación del DNA como la de las histonas era requerida para mantener el aberrante silencio génico. Esto apuntaba hacia una intercomunicación entre estos diferentes marcadores epigenéticos contribuyendo a la patología molecular de la leucemia. Resumiendo, estos resultados nos proporcionan elementos nuevos para comprender los mecanismos moleculares esenciales en la tumorgénesis y progresión de la APL. / My work was focused on the involvement of different epigenetic mechanisms in PML-RARa-induced acute promyelocytic leukemia (APL). In particular, I studied the role of MBD1, a member of a conserved family of proteins able to bind methylated DNA, demonstrating that has an important function in leukemia progression. Indeed, I showed that MBD1 is recruited by PML-RARa to its target promoters through an HDAC3-mediated mechanism, thus participating in transcriptional repression.. Furthermore, I investigated how far Polycomb-mediated H3K27 methylation contributes to PML-RARa mediated tumorigenesis. I demonstrated that PML-RARa targets the PRC2 to tumor suppressor loci causing H3K27 methylation. Interestingly, I was able to show that both DNA and histone methylation are required to maintain PML-RARa aberrant gene silencing, pointing towards a crosstalk among these different epigenetic layers that contributes to the molecular pathology of leukemia. In summary these results provide new insights into the molecular mechanisms underlying APL tumorigenesis and progression.

En el llevat Saccharomyces cerevisiae els canvis en les condicions osmòtiques del medi extracel.lular són sensades per la MAP cinasa Hog1, la qual permet dur a terme l'adaptació cel.lular mitjançant la modulació de l'expressió gènica, de la traducció i de la progressió del cicle cel.lular. A l'inici d'aquest projecte de tesi, els mecanismes pels quals Hog1 controla l'expressió gènica no eren del tot coneguts. El nostre objectiu va ser caracteritzar el mecanisme molecular pel qual Hog1 modula la transcripció en resposta a estrès osmòtic. Hem aconseguit demostrar que el reclutament de Hog1 als promotors sensibles a estrès osmòtic per part del factor de transcripció és essencial per al reclutament i activació de la RNA polimerasa II, mecanisme que podria estar conservat en les cèl.lules eucariotes. També hem identificat noves activitats remodeladores de cromatina implicades en la resposta gènica a osmoestrès mediada per Hog1. Vàrem realitzar un cribatge genètic per identificar mutacions que provoquessin osmosensibilitat i una reducció en l'expressió de gens de resposta a estrès osmòtic. Aquest cribatge ens va permetre identificar nous reguladors de la transcripció mediada per osmoestrès: la histona deacetilasa Rpd3 i els complexes SAGA i mediador. Els nostres resultats permeten, doncs, definir un important paper per a Rpd3, SAGA i mediador en la inducció gènica mediada per Hog1, i han estat importants per assolir una millor visió de com les cinases activades per estrès regulen la iniciació de la transcripció. / In Saccharomyces cerevisiae, changes in the extracellular osmotic conditions are sensed by the HOG MAPK pathway, which elicits the program for cell adaptation, including modulation of gene expression, translation and cell-cycle progression. At the beginning of this PhD Project, the mechanisms by which Hog1 was controlling gene transcription were not completely understood. Our main objective was to characterize the molecular mechanisms by which the Hog1 MAPK modulates transcription upon osmostress. We have shown that anchoring of Hog1 to osmoresponsive promoters by the transcription factor is essential for recruitment and activation of RNA polymerase II, a mechanism that might be conserved among eukaryotic cells. In addition, we identified novel chromatin modifying and remodelling activities involved in the Hog1-mediated osmostress gene expression. We performed a genome-wide genetic screening searching for mutations that render cells osmosensitive and displayed reduced expression of osmoresponsive genes. Rpd3 histone deacetylase, SAGA and Mediator complexes were identified as novel regulators of osmostress-mediated transcription. Thus, our results define a major role for Rpd3, SAGA and Mediator in the Hog1-mediated osmostress gene induction, and have been important to achieve a better view of how a SAPK regulates transcription initiation.

El gen humano 11&#61538;-HSD2 es un modelo para investigar la contribución de los efectos de los receptores de esteroides en células de cáncer de mama. El análisis del promotor mostró que la región distal está implicada en la mayor parte de la activación dependiente de hormona. En respuesta a hormona, STAT5A se recluta a la región distal y PR a las regiones distal y proximal del promotor. El reclutamiento de PR se debe a dos mecanismos diferentes, la unión directa de PR a la región proximal, y la implicación vía JAK/STAT en el reclutamiento a la región distal. La inducción del gen 11&#61538;-HSD2 por hormonas disminuye parcialmente por inhibidores de MAPK y PI3K/Akt y totalmente por inhibidores de JAK/STAT. Así, los efectos citoplasmáticos del PR están implicados en la inducción del gen progesterona. La forma activa de la ARN-polimerasa II es reclutada por la inducción con hormonas a la región distal del promotor 11&#61538;-HSD2 y la región distal tiene respuesta a hormonas por sí misma, indicando que la inducción del gen por hormonas empieza antes del sitio de inicio de transcripción descrito previamente. / The human 11&#61538;-HSD2 gene is a model to investigate the contribution of steroid hormone receptors effects on a progesterone responsive promoter in breast cancer cells. Deletion analysis of the 11&#61538;-HSD2 promoter showed that the distal region is involved in most of the hormone-dependent activation. ChIP showed hormone-dependent STAT5A-recruitment to the distal region and PR-recruitment to the distal and proximal promoter regions. Results suggest two different mechanisms of hormone-induced PR-recruitment, since cells stably expressing PR containing a mutated DNA-binding domain have affected hormone-dependent PR-recruitment to proximal promoter, and JAK/STAT pathway inhibition blocks PR-recruitment to distal promoter. Hormone-stimulated 11&#61538;-HSD2 gene-expression was partially decreased by MAPK and PI3K/AKT pathway inhibitors and totally blocked by JAK/STAT pathways inhibitors, indicating that cytoplasmic PR effects involvement in progestin-induced 11&#61538;-HSD2 expression. Importantly, upon hormone induction active RNA-polymerase II is recruited from the 11&#61538;-HSD2 distal promoter region and the distal minimal promoter has hormone-responsiveness by itself, suggesting that progesterone-dependent 11&#61538;-HSD2 expression starts upstream the previously characterized transcription start site.

Germ-line mutations in the breast cancer susceptibility gene BRCA1 strongly increase the risk of developing breast and ovarian cancer in women. Different hypothesis have been proposed to explain this tissue specificity. One of the most argued hypothesis is the one that proposes a link between BRCA1 and ovarian hormones' action. Much data have been published in the last years pointing to an important role of progesterone receptor (PR) in inducing normal mammary development and also breast cancer formation. This study aimed to search for a functional relationship between BRCA1 and PR in breast cancer cells. We have found that BRCA1 inhibits the transcriptional activity of PR. We have investigated in more detail the mechanism of this effect. BRCA1 and PR interact in vivo in a ligand-independent fashion. Most importantly, BRCA1 alters the ligand-independent and dependent degradation of PR protein through its ubiquitination and this might have a direct effect on the level of PR recruitment on regulated promoters. BRCA1 is recruited to the hormone-responsive regions of PR-target genes and affects the presence of histone deacetylase activity and the level of monoubiquitinated histone H2A, linking BRCA1 action with chromatin status. These findings support a connection between BRCA1, the principal tumour suppressor responsible for familial breast cancer, and the progesterone receptor transcriptional activity. This relationship can be hypothesized to be reflected in the BRCA1-related breast tumourigenesis. / Mutaciones germinales en el gen breast cancer susceptibility gene BRCA1 aumentan altamente el riesgo de padecer cáncer de mama y ovario en mujeres. Se han propuesto diferentes hipótesis para explicar esta especificidad de tejido. Una de las hipótesis más argumentadas es la que propone una relación entre BRCA1 y la acción de las hormonas ováricas. En los últimos años se han publicado numerosos datos señalando al papel esencial del receptor de progesterona (PR) en la inducción del desarrollo normal de la mama y en la formación del cáncer de mama. Este estudio pretendía buscar una relación funcional entre BRCA1 y PR en células de cáncer de mama. Hemos demostrado que BRCA1 inhibe la actividad transcripcional de PR. Hemos investigado en más detalle el mecanismo de este efecto. BRCA1 y PR interaccionan in vivo de una manera independiente de ligando. Y lo que es más, BRCA1 altera la degradación independiente y dependiente de ligando de PR a través de su ubiquitinización y esto podría tener un efecto directo en el nivel de reclutamiento de PR en promotores regulados. BRCA1 es reclutado a las regiones de respuesta a hormona de genes diana de PR y afecta la presencia de actividad histona desacetilasa y el nivel de histona H2A monoubiquitinada, estableciendo un enlace entre la acción de BRCA1 y el estado de la cromatina. Estos hallazgos apoyan una conexión entre BRCA1, el principal supresor de tumor responsable del cáncer de mama hereditario, y la actividad transcripcional del receptor de progesterona. Se puede hipotetizar que esta relación se ve reflejada en el proceso de tumorigénesis BRCA1-dependiente.