Papel de los telomeric repeat-containing RNA (TERRA) en la biología del telómero y en pluripotencia mediado por laproteína telomérica TRF1

Resumen

Debido al estado altamente heterocromatinizado del telómero se pensaba que el final de los cromosomas no era transcrito. Sin embargo, hace una década se demostró que los telómeros se transcriben en una familia de lncRNAs denominados Telomeric repeat-containing RNA o TERRA. En los últimos años, un gran número de funciones diferentes han sido asociadas a estos transcritos. Sin embargo, la falta de modelos genéticos KO para TERRA ha impedido confirmar estas funciones en sistemas celulares. La falta de modelos se debe mayoritariamente a que su origen subtelomérico no está claro. En humanos, los estudios más recientes han propuesto que TERRA se podría transcribir de 18 loci diferentes, dificultando en gran medida la generación de células KO para TERRA. Uno de los principales objetivos de mi tesis, ha sido identificar los posibles loci de TERRA humanos, con el objetivo de generar células humanas KO para TERRA. Primero evaluamos los 18 loci previamente descritos, encontrando que el 80% de estos loci estaban estructuralmente conservados. Sin embargo, los transcritos de estos subtelómeros estructuralmente conservados no mostraban características típicas de TERRA. Sin embargo, sí encontramos características propias de TERRA en los transcritos del subtelómero 20q. Esto nos permitió generar células humanas tumorales ALT 20q-TERRA KO. Estas células presentaban una drástica disminución de los TERRA totales y nos permitieron probar que TERRA es esencial para mantener la integridad y la longitud telomérica. En una siguiente aproximación, usando de nuevo el modelo de células 20q-TERRA KO, caracterizamos el papel de TERRA en la formación de la heterocromatina telomérica. Así, demostramos que TERRA es esencial para el depósito de marcas de heterocromática, incluyendo a H3K27me3 (una marca que no se había descrito previamente en el telómero) y HP1 a los telómeros. El papel de TERRA en el mantenimiento de la heterocromatina telomérica estaba mediado por su interacción con el complejo PRC2 y el reclutamiento del mismo a los telómeros. Por otra parta, hemos caracterizado el mecanismo por el cual la proteína telomérica TRF1 es importante para el mantenimiento de la pluripotencia y el papel de TERRA en este proceso. TRF1 es esencial para la protección telomérica, previniendo que los telómeros se fusionen y degraden, además diferentes evidencias experimentales apuntan a que TRF1 tiene también un papel importante en el mantenimiento de la pluripotencia. Encontramos que el silenciamiento de TRF1 en iPSCs (células madre pluripotentes inducidas) murinas causa un gran cambio en la expresión génica, fundamentalmente de genes asociados a pluripotencia y diferenciación celular. Estos cambios estaban asociados a un dramático incremento de la unión de PRC2 al DNA y de la deposición de la marca del sintetizada por este complejo, la H3K27me3. Hemos demostrado que el silenciamiento de TRF1 incrementa los niveles de TERRA y que TERRA se une a los promotores de los genes cuya expresión cambia tras eliminar TRF1. Estos resultados son consistentes con un modelo en el que los cambios de expresión de TERRA dependiente de TRF1 modulan el reclutamiento de PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) y la expresión de genes asociados a pluripotencia y diferenciación.