Utilización de C. elegans para el estudio de vías de señalización dependientes de las helicasas CHD

• Autores: Jofré, Diego Martín
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Hochbaum, Daniel
• Materia: C. ELEGANS; chd-7; DAUER; TGF-β; SINDROME DE CHARGE; daf-9; C. ELEGANS; chd-7; DAUER; TGF-β; CHARGE SYNDROME; daf-9
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Frente a condiciones ambientales adversas, el nematodo de vida libre C. elegans puede interrumpir el desarrollo y arrestarse como larva dauer, un estadio larval alternativo a L2 caracterizado por su resistencia al estrés y extensa longevidad. En el presente trabajo se muestra que el gen chd-7 (chromodomain helicase DNA-binding protein 7), que codifica para una helicasa de unión al ADN, es necesario en la morfogénesis de la larva dauer, la determinación de la longevidad, respuesta al estrés y determinación del tamaño corporal. De acuerdo a los resultados obtenidos, se determinó que chd-7 es alélico a scd-3, un gen supresor de dauer previamente identificado en la vía DAF-7/TGF-β. El análisis epistático coloca a CHD-7 al nivel del complejo DAF-3/DAF-5, además se observó que CHD-7 afecta directamente la expresión de múltiples componentes de esta vía. El análisis transcriptómico reveló que animales chd-7 no logran reprimir daf-9, necesario para el arresto de la larva dauer. Por otro lado, CHD-7 regula la vía DBL-1/BMP, implicada en el desarrollo de la cola masculina y la síntesis de la cutícula, una matriz extracelular especializada. Mas allá de la relevancia que aportan estos resultados al proceso de formación de dauers, el estudio de chd-7 permitió descubrir nuevas funciones para Chd7, su gen ortólogo en vertebrados. En humanos, las alteraciones en este gen están vinculadas a síndromes cognitivos, como el síndrome CHARGE, un trastorno complejo del desarrollo caracterizado por un crecimiento retardado y malformaciones en el corazón y sistema nervioso. A pesar de la relevancia para la salud pública de este síndrome, las vías celulares afectadas por CHD7 y relacionadas con esta patología, aún se desconocen. Para validar una función conservada de chd-7 en vertebrados, se utilizaron embriones de Xenopus laevis, un modelo establecido para el estudio del desarrollo craneofacial. El silenciamiento de Chd7 mediado por un morfolino específico, condujo a una reducción en los niveles de ARNm de col2a1, el principal colágeno del cartílago, cuya expresión depende de la señalización TGF-β. La letalidad embrionaria y los defectos craneofaciales en renacuajos carentes de Chd7 se rescataron parcialmente mediante la expresión ectópica de col2a1. Se propone que Chd7 tiene roles conservados en la regulación de la vía de señalización de TGF-β y que sus alteraciones podrían conducir a una matriz extracelular defectuosa.
In harsh environments, the free-living nematode C. elegans can interrupt its development and arrest as a dauer larva, a stress-resistant and long-lived variant of the L2-stage larva. In this study we report that the gene chd-7 (chromodomain helicase DNA-binding protein 7), which codes for a DNA-binding helicase, is required for dauer morphogenesis, lifespan determination, stress response, and body size determination. Consistent with our discoveries, we found chd-7 to be allelic to scd-3, a previously identified dauer suppressor from the DAF-7/TGF-β pathway. Epistatic analysis places MCHD-7 at the level of the DAF-3/DAF-5 complex, but we found that CHD-7 also directly impacts the expression of multiple components of this pathway. Transcriptomic analysis revealed that chd-7 mutants fail to repress daf-9 for the dauer program execution. In addition, CHD-7 regulates the DBL-1/BMP pathway components and shares roles in male tail development and cuticle synthesis, a specialized extracellular matrix. Beyond the relevance that these results bring to the dauer biology, the study of chd-7 allowed us to discover new functions for Chd7, its orthologous gene in vertebrates. In humans, alterations in this gene are linked to cognitive syndromes, such as CHARGE syndrome, a complex developmental disorder characterized by delayed growth and malformations of the heart and nervous system. Despite the public health relevance of this disorder, relevant cellular pathways and targets of CHD7 that relate to disease pathology are still poorly understood. To explore a potential conserved function for chd-7 in vertebrates, we used Xenopus laevis embryos, an established model to study craniofacial development. Morpholino-mediated knockdown of Chd7 led to a reduction in col2a1 messenger RNA (mRNA) levels, a collagen whose expression depends on TGF-β signaling. Both embryonic lethality and craniofacial defects in Chd7-depleted tadpoles were partially rescued by overexpression of col2a1 mRNA. We suggest that Chd7 has conserved roles in regulation of the TGF-β signaling pathway and pathogenic Chd7 could lead to a defective extracellular matrix.
Fil: Jofré, Diego Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.