Identificación y estudio de las secuencias regulatorias que controlan la expresión del gen de proopiomelanocortina (POMC) en el sistema nervioso central. Análisis de expresión en r...

• Autores: Santangelo, Andrea Mariana
• Año de publicación: 2006
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Rubinstein, Marcelo
• Materia: REGULACION DE LA TRANSCRIPCION; FOOTPRINTING FILOGENETICO; POMC; ELEMENTOS ENHANCER; BALANCE ENERGETICO; NUCLEO ARCUATO; RATONES TRANSGENICOS; TRANSCRIPTIONAL REGULATION; PHYLOGENETIC FOOTPRINTING; ENHANCER ELEMENTS; ENERGY BALANCE; ARCUATE NUCLEUS; TRANSGENIC MICE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La proopiomelanocortina (POMC) es una prohormona que se produce en la pituitaria y en neuronas del núcleo arcuato (Arc) del hipotálamo, donde participa en el control central de la ingesta y en la analgesia inducida por estrés. Ratones y humanos mutantes en POMC desarrollan obesidad temprana severa y estudios genéticos en diferentes poblaciones humanas mostraron un fuerte ligamiento entre el locus de POMC y características relacionadas con la obesidad. Para identificar las secuencias regulatorias que controlan la expresión del gen de POMC en el Arc, se realizó un análisis de expresión en ratones transgénicos combinado con estudios de footprinting filogenético. Se identificaron dos secuencias altamente conservadas entre los mamíferos en la región 5’ distal de POMC, nPE1 y nPE2, que son necesarias y suficientes para dirigir la expresión de transgenes a neuronas de POMC en el Arc, independientemente del promotor proximal, responsable de la expresión de POMC en la pituitaria. La eliminación de cualquiera de estas dos regiones separadamente no afecta la correcta expresión transgénica en el Arc, mientras que la eliminación de ambas impide la expresión de transgenes en las neuronas hipotalámicas de POMC, mostrando cierta redundancia funcional. La secuencia humana ortóloga también dirigen la expresión de transgenes a neuronas de POMC en el Arc, demostrando conservación funcional. nPE2 está conservado en todos los mamíferos, mientras que nPE1 está presente solamente en mamíferos placentarios. nPE2 puede dirigir la expresión de transgenes a neuronas de POMC en el Arc independientemente de nPE1 y mimetiza el patrón de expresión de POMC durante el desarrollo. El análisis delecional en nPE2 mostró que dos regiones de 45 pb dentro de nPE2 son esenciales para su función enhancer en ratones adultos y embriones. Estas dos regiones son únicas en el genoma del ratón y presentan una alta concentración de potenciales sitios de unión para factores de trascripción que están conservados. El análisis delecional y el footprinting filogenético permitieron acotar las regiones regulatorias que son críticas para dirigir la expresión de transgenes a neuronas de POMC en el Arc. Este trabajo provee la plataforma para la realización de futuros análisis bioquímicos que permitan encontrar los factores de transcripción involucrados en la regulación de la expresión neuronal del gen de POMC.
Proopiomelanocortin (POMC) is a prohormone produced in the pituitary and neurons of the arcuate nucleus of the hypothalamus (Arc). Hypothalamic POMC participates in the central control of feeding and stress-induced analgesia. Mouse and human POMC mutants develop severe earlyonset obesity, and genome-wide genetic scans found a strong linkage between the POMC locus and obesity-related traits in different human populations. To identify the regulatory sequences that control POMC expression in the Arc a combination of deletional analysis in transgenic mice and phylogenetic footprinting was performed. Two highly conserved sequences among mammals were identified in a distal 5’ region of POMC gene, nPE1 and nPE2, which are necessary and sufficient to drive transgene expression to the arcuate POMC neurons, independently of the proximal promoter, responsible of pituitary POMC expression. The absence of either region separately does not abolish correct arcuate transgene expression while the deletion of both does, showing a functional redundancy. The human orthologous region can also direct transgene expression to POMC neurons in the Arc in transgenic mice, showing functional conservation. nPE2 is conserved in all mammals while nPE1 is only present in placental mammals. nPE2 can direct transgene expression to POMC arcuate neurons independently nPE1 and mimics POMC embryonic expression pattern. A deletional analysis in nPE2 shows that two 45 bp-regions within nPE2 are critical for the its enhancer function in adult and embryonic mice. These two regions are unique in mouse genome and have a high concentration of conserved putative transcription factor binding sites. The deletional analysis and pgylogenetic footprinting performed here proved to be useful to narrow the cis-acting regions that are critical for transgene expression in arcuate POMC neurons. This work provides the platform to perform future biochemical analysis in order to find the transcription factors involved in central POMC transcriptional regulation.
Fil: Santangelo, Andrea Mariana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.