Pokazaliśmy tutaj, że to zmienione środowisko metaboliczne zmniejsza transkrypcję Pdx1 przez pośredniczenie w kaskadzie epigenetycznych modyfikacji zakończonych wyciszaniem Pdx1. Te aktualne badania są pierwszą naszą wiedzą, aby scharakteryzować kod histonowy na Pdx1 in vivo na pierwotnych wysepkach i połączyć postęp epigenetycznych modyfikacji w kluczowym genie z rozwojem cukrzycy. Mechanizmy modyfikacji chromatyny spełniają krytyczną funkcję wpływając na status transkrypcji genów. Nasze dane pokazują, że otwarta domena chromatyny oznaczona przez acetylację histonów H3 i H4 w proksymalnym promotorze Pdx1 jest niezbędna do transkrypcji. Silna ekspresja Pdx1 w wysepkach ze zwierząt kontrolnych jest zbieżna z obecnością acetylowanych histonów H3 i H4, a także H3K4me3. Utrata tych znaków powoduje wyciszenie Pdx1 i odwrócenie indukowanych przez IUGR modyfikacji epigenetycznych normalizuje ekspresję Pdx1. Dane te sugerują, że modyfikacje histonów mogą być stabilnie propagowane przez całe życie. Pierwszy znak epigenetyczny, który został zmodyfikowany. komórkami zwierząt z IUGR jest acetylacja histonowa (Figura 7). Wysepki wyizolowane z płodów z IUGR wykazują znaczący spadek acetylacji H3 i H4 w proksymalnym promotorze Pdx1. Te zmiany w acetylacji H3 i H4 są związane z utratą wiązania USF-1 z proksymalnym promotorem Pdx1. USF-1 jest krytycznym aktywatorem transkrypcji Pdx1, a zmniejszenie wiązania znacznie zmniejsza transkrypcję Pdx1 (25, 26). Po urodzeniu postępuje deacetylacja histonu i następuje znaczący spadek trimetylowania H3K4 i znaczący wzrost H3K9me2 w wysepkach IUGR (Figura 7). Progresja tych modyfikacji histonów odpowiada stopniowemu zmniejszeniu ekspresji Pdx1 pogarsza się homeostaza glukozy, a stres oksydacyjny wzrasta u zwierząt z IUGR. Niemniej jednak, u młodych świń z IUGR (w 2 tygodniu życia), te wyciszające modyfikacje histonów same tłumią ekspresję Pdx1, ponieważ nie ma znaczącej metylacji na wyspie CpG i odwrócenia deacetylacji histonu w wysepkach IUGR (w obecności aktywnej replikacji komórek. ) wystarcza do prawie normalizacji poziomów mRNA Pdx1. Figura 7 Podsumowanie epigenetycznych zmian w Pdx1 u szczurów IUGR podczas rozwoju cukrzycy typu 2. W trzustkowych komórkach P (górny rząd) proksymalny promotor Pdx1 normalnie znajduje się w niemetylowanym stanie (otwarty okrąg) otwarty stan chromatyny, umożliwiając dostęp do czynników transkrypcyjnych, takich jak USF-1 i związanych z nukleosomami charakteryzującymi się acetylacją (Ac, oktagony) histony H3 i H4 oraz z H3K4me3 (Me3, sześciokąty). W IUGR płodowych i 2-tygodniowych wysepkach (drugim i trzecim rzędzie) acetylacja histonowa jest progresywnie tracona przez asocjację z kompleksem represorowym mSin3A-HDAC1-DNMT1, z H3K4me3 zanikającym i H3K9me2 (Me2, trójkąty) pojawiającymi się po urodzeniu. Dorosłe wysepki IUGR (czwarty rząd) charakteryzują się nieaktywną chromatyną z H3K9me2 i rozległą metylacją DNA (wypełnione kółka) blokujące w transkrypcyjnie cichym stanie Pdx1. Niekompletne przywrócenie poziomów mRNA Pdx1 związane z całkowitym odwróceniem deacetylacji histonów w nowonarodzonych wysepkach IUGR sugeruje, że może istnieć dodatkowe białko represorowe, takie jak SIRT4 lub mikroRNA, takie jak miR9 (oba wyrażane są w wysepkach; 30), które mogą brać udział w wyciszaniu chromatyny. Rozpoznanie takich czynników będzie wymagało szeroko zakrojonych przyszłych eksperymentów. Alternatywnie, przebudowa aktywnej chromatyny może nastąpić tylko w. komórki zdolne do replikacji i może istnieć mniejszość komórek, dla których nie występuje, co odpowiada rozległej, ale niepełnej reaktywacji ekspresji Pdx1. Pierwszym mechanizmem, za pomocą którego IUGR wycisza Pdx1, jest rekrutacja korepresorów, w tym HDAC1 i mSin3A, które katalizują deacetylację histonów. pierwszy znak represyjny obserwowany na Pdx1 w wysepkach IUGR. Wiązanie tych deacetylaz z kolei ułatwiło utratę H3K4me3, dodatkowo tłumiąc ekspresję Pdx1 (Figura 7). Nasza obserwacja, że hamowanie aktywności HDAC przez traktowanie TSA znormalizowanymi poziomami H3K4me3 w Pdx1 w wysepkach IUGR sugeruje, że powiązanie HDAC1 w Pdx1 w wysepkach IUGR prawdopodobnie służy jako platforma do rekrutacji demetylazy, która katalizuje demetylację H3K4. Demetylazy lizyny w klasie Jumonji usuwają H3Kme3 i H3Kme2 (przegląd w pozycji 31), podczas gdy LSD1 usuwa H3Kme1 / 2 (32). Klose i współpracownicy wykazali ostatnio, że białko wiążące siatkówczkę, RBP2, zawiera domenę JmjC, która może specyficznie zdetylować H3K4me3 (33). Jednakże enzymy w klasie Jumonji mogą nie katalizować demetylacji H3K4me3 w wysepkach IUGR, ponieważ aktywność tych białek zależy od obecności domeny wiążącej żelazo (34, 35), która byłaby inaktywowana w warunkach stresu oksydacyjnego, które są obecne w wysepkach IUGR (5)
[hasła pokrewne: lekarz medycyny pracy wrocław, olej z ostropestu właściwości, ciąża miesiąc po miesiącu ]
[podobne: mycie włosów szarym mydłem, wypadek przy pracy dokumenty, tatuowanie gałek ocznych ]
