Επιγενετικοί ρυθμιστές και ασύμμετρη κυτταρική διαίρεση: διακριτές λειτουργίες της Haspin κατά την διάρκεια της αυτο-ανανέωσης και της διαφοροποίησης των εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων

Abstract

The atypical protein kinase Haspin is responsible for mitotic phosphorylation of Histone H3 at threonine-3 (H3T3ph). During mitosis, H3T3ph localizes in the inner centromere and it is thought to provide a docking site for the Chromosomal Passenger Complex (CPC). Although CPC targeting to the centromere is critical for the control of chromosome congression and sister-chromatid segregation, Haspin-knockout mice develop normally and do not exhibit major defects, except for testicular anomalies. To distinguish between essential and non-essential functions of Haspin, we have examined mouse embryonic stem cells lacking or overexpressing this protein. The results show that Haspin is not essential for the population expansion of naïve pluripotent cells. However, the lack of Haspin compromises the in vitro differentiation and its inappropriate expression affects severely the expression of testis-specific genes. According to these data and in combination with observations, we suggest that H3T3ph along with H3K4me3, function as an epigenetic switch that regulates the expression of testis-specific genes during spermiogenesis.

Η άτυπη πρωτεϊνική κινάση Haspin είναι υπεύθυνη για τη φωσφορυλίωση της ιστόνης Η3 στη θρεονίνη 3 (H3T3ph). Κατά τη διάρκεια της μίτωσης, η H3T3ph εντοπίζεται στα κεντρομερίδια, παρέχοντας μια θέση πρόσδεσης για το σύμπλοκο CPC (Chromosomal Passenger Complex). Παρότι η σύνδεση του συμπλόκου CPC στο κεντρομερίδιο είναι σημαντική για τη σωστή διάταξη των χρωμοσωμάτων και τον διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων, ποντίκια στα οποία το γονίδιο της Haspin έχει αδρανοποιηθεί (KnockOut-KO) αναπτύσσονται φυσιολογικά χωρίς να παρουσιάζουν σημαντικά ελλείμματα, εκτός από κάποιες ανωμαλίες που παρατηρούνται στους όρχεις. Για να διαχωριστούν οι ζωτικές και μη ζωτικές λειτουργίες της Haspin, εξετάστηκαν εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα ποντικού στα οποία έχει απαλειφθεί ή υπερεκφράζεται η συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η Haspin δεν είναι απαραίτητη για την αυτο-ανανέωση και την έκπτυξη των πολυδύναμων κυττάρων. Παρόλα αυτά, η απουσία της επηρεάζει την in vitro διαφοροποίηση και η αστάθμητη έκφρασή της επηρεάζει σοβαρά την έκφραση ορχεο-ειδικών γονιδίων. Επί τη βάσει αυτών και άλλων συνηγορητικών στοιχείων, προτείνεται ότι η φωσφορυλίωση της θρεονίνης-3 από τη Haspin, μαζί με την τρι-μεθυλίωση της λυσίνης-4 στην ιστόνη Η3 (H3K4me3), λειτουργούν ως ένας επιγενετικός «διακόπτης», που ρυθμίζει την έκφραση αναπτυξιακά σημαντικών γονιδίων κατά τη διάρκεια της σπερμιογένεσης