Exploring the role of the ets transcription factor ERF during the transition from naïve to primed pluripotency

Resumen

El embrión preimplantacional es un excelente modelo in vivo para estudiar los cambios en plasticidad durante el desarrollo y la especificación celular. Las células embrionarias del epiblasto, germen del futuro embrión, se consideran pluripotentes ya que tienen el potencial de generar todos los tipos celulares del organismo. El estado de pluripotencia en el que se encuentra el epiblasto preimplantacional, previo a cualquier especificación, se define generalmente como “naïve”. Sin embargo, a medida que el embrión crece y se desarrolla después de implantarse, las células del epiblasto adquieren cierto grado de especificación, aunque siguen siendo pluripotentes. Este estado de pluripotencia asociado al epiblasto post-implantacional se define como “primed”. Aunque la transición de un estado pluripotente naïve a primed está bien caracterizada, los reguladores finales de las vías de señalización implicadas en este proceso (FGF, WNT y TGF/BMP) se desconocen en su mayoría. En particular, a pesar de la relevancia de la vía FGF/MAPK y su papel en promover la salida del estado naïve de pluripotencia, poco se sabe acerca de cómo la señalización mediada por FGF silencia el programa transcripcional del estado naïve y facilita la transición al estado primed de pluripotencia. En esta Tesis, para analizar los mecanismos moleculares que coordinan la transición del estado de pluripotencia naïve a primed, hemos utilizado un modelo celular genético en ESC (embryonic stem cells o células madre embrionarias) deficiente en todas las proteínas RAS. Esto nos ha permitido diseccionar molecularmente el papel de los reguladores finales de la vía FGF/MAPK. Nuestros resultados demuestran que las células madre embrionarias RASKO diferenciadas permanecen atrapadas en un estado intermedio de pluripotencia con características asociadas a naïve y a primed. La eliminación del factor de transcripción ERF permite salir a las células deficientes en RAS del bloqueo en este estado intermedio de pluripotencia. Mecanísticamente, ERF se une a super-enhancers específicos de las ESC para garantizar un nivel de expresión óptimo de los factores de transcripción asociados a un estado de pluripotencia naïve, incluido NANOG. De esta manera, ERF protege a las ESC de diferenciar prematuramente en ausencia de la señalización mediada por FGF. Tras la activación de la vía de FGF/MAPK, ERF se libera de la cromatina, un evento que es necesario y suficiente para desencadenar el silenciamiento de los genes naïve y la completa transición al estado de pluripotencia primed. Finalmente, hemos observado que ERF controla la metilación de sitios CpG durante la transición a primed regulando negativamente la expresión de la de novo metiltransferasa DNMT3B a través de LIN28. En conjunto, en este trabajo proporcionamos información detallada y novedosa sobre cómo ERF controla la vía FGF/MAPK en ESC de ratón. En conjunto, nuestros resultados demuestran cómo ERF impone un nivel exquisito de coordinación durante la transición de pluripotencia naïve a primed a diferentes niveles.