Rol transcripcional de secuencias repetidas insertas en un enhancer osteoblástico del gen col 1A1 de xenopus tropicalis

Abstract

Los enhancers son elementos regulatorios que actúan sobre un promotor basal diana para controlar la transcripción génica. Por otra parte, las secuencias repetidas resultan de múltiples re-arreglos genómicos acumulados a través del tiempo evolutivo. Existe evidencia de su potencial rol en la regulación transcripcional cuando se encuentran presentes en enhancers o promotores. No obstante, dichos estudios se encuentran restringidos en su mayoría a modelos mamíferos y a unos pocos tejidos, principalmente neurales y placenta. Hasta la fecha dicho fenómeno no ha sido estudiado ni en anfibios ni en tejido óseo. En el presente trabajo, nos enfocamos en un enhancer óseo del gen Col1a1 de la rana africana X. tropicalis el cual se encuentra invadido por una región repetida cuyas copias se encuentran presentes en cientos de otras regiones genómicas. Estudios previos de nuestro laboratorio revelaron que este elemento regulatorio, denominado Enhancer-1073, es capaz de activar la expresión del reportero GFPn en osteoblastos primarios de X. tropicalis, y que además, esta actividad transcripcional es dependiente de la presencia de secuencias repetidas que lo invaden. Hemos desarrollado un protocolo experimental novedoso y más eficiente, el cual combina la electroporación de osteoblastos primarios de X. tropicalis con un posterior análisis de intensidad de fluorescencia mediante citometría de flujo. Estas mejoras experimentales no solo permitieron validar los resultados obtenidos en los estudios previos, sino también, permitieron demostrar que la región repetida del Enhancer-1073 es suficiente para recapitular la actividad transcripcional del enhancer completo. Este es un estudio único en su clase, el cual además de expandir el espectro de enhancers invadidos por secuencias repetidas a un nuevo tejido (hueso) y modelo experimental (Xenopus), es el primero en demostrar el rol funcional de las secuencias repetidas en enhancers activos de hueso. Adicionalmente, entregamos un aporte conceptual al campo de la diversificación de los distintos tipos celulares esqueléticos. Proponemos un modelo para explicar cómo la movilización de secuencias repetidas incluidas en enhancers permitió co-optar el programa genético involucrado en formación de matriz cartilaginosa mineralizada presente en un vertebrados ancestral, para facilitar la emergencia evolutiva de los osteoblastos y, por ende, del tejido óseo per se.