Oct 23, 2023
Todo
Natureza volume 615, páginas
Nature volume 615, páginas 925–933 (2023) Cite este artigo
23k acessos
279 Altmétrica
Detalhes das métricas
A duplicação do genoma completo (WGD) é um evento recorrente em cânceres humanos e promove instabilidade cromossômica e aquisição de aneuploidias1,2,3,4,5,6,7,8. No entanto, a organização tridimensional da cromatina em células WGD e sua contribuição para os fenótipos oncogênicos são atualmente desconhecidas. Aqui mostramos que em células deficientes em p53, WGD induz a perda de segregação da cromatina (LCS). Esse evento é caracterizado pela segregação reduzida entre cromossomos curtos e longos, subcompartimentos A e B e domínios adjacentes da cromatina. O LCS é conduzido pela regulação negativa de CTCF e H3K9me3 em células que contornaram a ativação do ponto de verificação tetraploide. Análises longitudinais revelaram que LCS prepara regiões genômicas para reposicionamento de subcompartimento em células WGD. Isso resulta em alterações epigenéticas e de cromatina associadas à ativação de oncogenes em tumores resultantes de células WGD. Notavelmente, os eventos de reposicionamento de subcompartimento foram amplamente independentes de alterações cromossômicas, o que indica que esses foram mecanismos complementares que contribuíram para o desenvolvimento e progressão do tumor. No geral, o LCS inicia alterações na conformação da cromatina que, em última análise, resultam em modificações epigenéticas e transcricionais oncogênicas, o que sugere que a evolução da cromatina é uma marca registrada do câncer causado por WGD.
WGD é definido pela duplicação de todo o conjunto de cromossomos dentro de uma célula. Tem sido observada em lesões precoces e pré-malignas de vários tecidos2,9,10, e estima-se que ocorra em aproximadamente 30% dos cânceres humanos3. O WGD favorece a aquisição de alterações cromossômicas5,6,7,8 em backgrounds genéticos permissivos, como em células deficientes em p53 ou Rb3,4, que podem promover tumorigênese1,5. No entanto, é igualmente provável que a tetraploidização em núcleos únicos induza alterações na estrutura tridimensional (3D) e nas características epigenéticas da cromatina. Durante a interfase, a cromatina é organizada em uma arquitetura 3D multicamada de compartimentos, domínios de cromatina e alças11,12,13,14,15,16 e está intimamente associada à atividade da cromatina e aos estados celulares17. Alterações da estrutura da cromatina foram relatadas em muitos tipos de tumor e são devidas a CTCF alterado ou ligação de coesina18,19, variantes estruturais cromossômicas20,21,22 ou modificações aberrantes de histonas22,23,24,25. Aqui nós investigamos como a cromatina é organizada em células que sofrem WGD. Além disso, estudamos quais características da estrutura da cromatina são afetadas pelo WGD e se mudanças na organização da cromatina emergem e afetam os fenótipos celulares após o WGD. Finalmente, examinamos se essas alterações se correlacionam com alterações genéticas e epigenéticas em tumores causados por WGD.
Para entender o impacto do WGD na organização da cromatina e no desenvolvimento do tumor, usamos três modelos celulares distintos: (1) a linha celular diplóide não transformada hTERT-RPE1 (doravante denominada RPE); (2) células CP-A derivadas de um paciente com esôfago de Barrett, uma condição pré-cancerosa que predispõe ao desenvolvimento de adenocarcinoma esofágico através de WGD9,26; e (3) a linha celular K562 leucêmica quase triplóide. Para imitar o fundo genético permissivo observado em tumores humanos3,26, usamos CP-A deficiente em p53 (dados estendidos, Fig. 1a) e células RPE (anteriormente denominadas células RPETP53-/-)27. As células K562 já abrigam uma mutação de perda de função no gene TP5328. As células WGD foram obtidas por deslizamento mitótico em dois clones CP-A TP53−/− independentes (clone 3 e clone 19) e células K562, e por falha de citocinese usando dois protocolos distintos em células RPE TP53−/− (Fig. 1a). Para controlar as alterações de conformação da cromatina associadas à instabilidade cromossômica (CIN), mas não ao WGD, induzimos CIN em células RPE TP53−/− usando um inibidor de MPS1 (Fig. 1a). As análises do ciclo celular e do cariótipo confirmaram que o número de cromossomos dobrou após o tratamento na maioria das células (Fig. 1b,c e Dados Estendidos Fig. 1b–g) e que o tamanho nuclear aumentou (Dados Estendidos Fig. 1h).