Control epigenético-microARN de la transición epitelio-mesénquima de las células de la cresta neural.

Abstract

Las células de la cresta neural (CCN) conforman una población transitoria presente solo en etapas tempranas del desarrollo embrionario de vertebrados. Estas células se caracterizan por su multipotencia y capacidad migratoria, y es sabido que defectos durante su desarrollo conlleva a severos trastornos congénitos conocidos como neurocristopatías. Para iniciar su migración, las CCN sufren un proceso de transición epitelio-mesénquima (TEM), similar al que ocurre durante el inicio de la metástasis tumoral. Se ha determinado que la regulación epigenética de ciertos microARNs conforma un paso clave para el inicio de la TEM tumoral, sin embargo, no se ha estudiado la participación de estos mecanismos durante el desarrollo normal de las CCN en un sistema in vivo. En este contexto, considerando las similitudes de la TEM entre las CCN y el cáncer, nos planteamos como objetivo determinar la existencia de una red regulatoria epigenética-microARN que desempeñe un papel importante en la migración de las mismas. En este trabajo de tesis reportamos que miR-203, supresor de tumores con funciones conocidas en metástasis, regula a dos factores claves de la TEM en las CCN, Phf12 y Snail2. La expresión de este microARN es recíprocamente inversa con los ARN mensajeros de PHF12 y SNAIL2 e interactúa directamente con sus 3'UTRs. Nuestros experimentos de ganancia y pérdida de función, demostraron que el mantenimiento ectópico de miR-203 inhibe la migración, mientras que su inhibición funcional promueve la delaminación prematura de las CCN. Además, se demostró que la represión de miR-203 para dar inicio a la TEM está mediada por la metiltransferasa de ADN DNMT3B, cuyo reclutamiento a las regiones reguladoras de este microARN está dirigido por el propio SNAIL2 en un circuito de retroalimentación negativa. Luego, cuando las CCN se encuentran migrando, hemos observado que la metilación de miR-203 es rápidamente revertida, y esto ocurre de manera coincidente con la detección en la expresión de los genes TET involucrados en la demetilación del ADN. Finalmente, hemos evidenciado que miR-203 vuelve a expresarse en las CCN que requieren su condensación para formar el ganglio trigémino. Considerando nuestros resultados en conjunto, planteamos la existencia de una dinámica en la expresión de miR-203, regulada epigenéticamente, durante la delaminación y condensación de las CCN. Colectivamente, los resultados de esta tesis tienen implicancias importantes para comprender los errores que puedan conducir a una migración anormal de las CCN.

Neural crest cells (NCC) are a transient population present only in early stages of vertebrate embryonic development. These cells are characterized by their multipotence and migratory capacity, and it is known that defects during their development lead to severe congenital disorders known as neurocristopathies. To start their migration, NCCs undergo an epithelialmesenchymal transition (EMT) process, similar to the one that occurs during the beginning of tumor metastasis. The epigenetic regulation of certain microRNAs has been determined to be a key step in the initiation of tumor EMT. However, the participation of these mechanisms during the normal development of NCCs in an in vivo system has not been studied. In this context, considering the similarities of the EMT in NCCs and cancer, we aim to determine the existence of an epigenetic microRNA regulatory network that plays an important role in NCC migration. In this thesis, we report that miR-203, a tumor suppressor with known functions in metastasis, regulates two key factors of NCC EMT, Phf12 and Snail2. The expression of this microRNA is reciprocally inverse with the messenger RNAs of PHF12 and SNAIL2 and interacts directly with their 3'UTRs. Our gain-and-loss-of-function experiments demonstrated that ectopic maintenance of miR-203 inhibits migration, while its functional inhibition promotes premature delamination. Furthermore, it was shown that during the initiation of the NCC EMT, the repression of miR-203 is mediated by the DNA methyltransferase de novo DNMT3B, whose recruitment to the regulatory regions of this microRNA is directed by SNAIL2 itself, forming a negative feedback loop. Then, when the NCCs are migrating, we have observed that the miR-203 methylation is rapidly eliminated, and this occurs in a way that coincides with the detection in the expression of the TET proteins, involved in DNA demethylation. Finally, we have shown that miR-203 is reexpressed in the NCCs that require condensation to form the trigeminal ganglion. Considering our results as a whole, we propose the existence of a dynamics in the expression of miR-203, regulated epigenetically, during the delamination and condensation of the NCCs. Collectively, the results of this thesis have important implications for understanding the errors that can lead to abnormal migration of NCCs.