Dos complejos de proteínas desempeñan funciones importantes pero diferentes en el silenciamiento de un único cromosoma X en las hembras de los mamíferos.

Los investigadores de RIKEN han arrojado nueva luz sobre las funciones que desempeñan dos complejos de proteínas en el misterioso proceso de desactivar un único cromosoma X en las hembras de los mamíferos. Este descubrimiento podría ayudar a los investigadores a determinar cómo se producen ciertos tipos de cáncer en las mujeres.

Los machos tienen un cromosoma X y un cromosoma Y, mientras que las hembras tienen un par de cromosomas X. Esta redundancia en presencia de dos cromosomas X generalmente proporciona a las hembras de mamíferos una fuerza adicional contra los trastornos genéticos y el cáncer en comparación con los machos.

Durante el desarrollo, las mujeres usan un mecanismo para apagar uno de sus cromosomas X, conocido como inactivación X. Cuando este proceso sale mal, las mujeres pueden desarrollar problemas de salud importantes, como el cáncer de mama. Una comprensión más profunda de la inactivación adecuada del cromosoma X podría ayudar a prevenir o tratar este tipo de eventos que alimentan tumores en humanos.

Ahora, utilizando embriones de ratón, un equipo dirigido por Haruhiko Koseki del Centro RIKEN de Ciencias Médicas Integrativas (IMS) ha demostrado cómo dos grupos de proteínas, conocidas como complejo represivo multicelular 1 (PRC1) y PRC2, cumplen funciones independientes y críticas para ayudar para mantener un solo cromosoma X en El feto en desarrollo está en un estado latente.

Figura 1: Ilustración de dos cromosomas X que muestran el par femenino del cromosoma 23. Los investigadores de RIKEN han descubierto cómo dos complejos de proteínas desactivan un único cromosoma X en las hembras de los mamíferos.

En particular, los investigadores encontraron que solo los tejidos de soporte del feto dependen de PRC1 y PRC2 para mantener el silenciamiento del gen en el cromosoma X inactivo. Por el contrario, los mismos tejidos embrionarios pueden mantener el mismo cromosoma en modo inactivo sin el uso de estos reguladores epigenéticos y, por lo tanto, deben depender de alguna otra maquinaria molecular para lograr la misma función.

“Este estudio indica características diferenciales de dos linajes de tejido principales en embriones en desarrollo”, dice Osamu Masui, de IMS.

Los investigadores determinaron las funciones de PRC1 y PRC2 mediante el estudio de ratones modificados genéticamente para que carecieran de un complejo proteico u otro. Estos experimentos mostraron cómo cada PRC cambia el devanado.[{” attribute=””>DNA in different ways to each silence a unique set of genes on the inactive X chromosome.

Both complexes are needed for proper X-chromosome inactivation in extra-embryonic tissues that will form organs such as the placenta. Yet both are also dispensable in the embryo tissue itself.

“This study clearly demonstrates that both PRC1 and PRC2 independently accumulate on the inactive X chromosome and differentially maintain X-linked gene silencing,” says Masui. “This finding could contribute to our understanding of how female-specific tumors form.”

The team is now trying to uncover the molecular mechanisms that allow embryonic tissues to tightly maintain X-chromosome inactivation. “These studies should help us further establish the fundamentals of gene regulation in the genome,” says Masui.

Reference: “Polycomb repressive complexes 1 and 2 are each essential for maintenance of X inactivation in extra-embryonic lineages” by Osamu Masui, Catherine Corbel, Koji Nagao, Takaho A. Endo, Fuyuko Kezuka, Patricia Diabangouaya, Manabu Nakayama, Mami Kumon, Yoko Koseki, Chikashi Obuse, Haruhiko Koseki and Edith Heard, 12 January 2023, Nature Cell Biology.
DOI: 10.1038/s41556-022-01047-y