Funciones únicas de la cohesina-SA2 en proliferación y regulación génicaImpacto sobre el desarrollo embrionario

Resumen

La cohesina es un complejo multiproteico en forma de anillo compuesto por SMC1, SMC3, Rad21 y SA, que abraza la fibra de ADN. Además de su papel en el apareamiento de cromátidas hermanas o cohesión, puede formar lazos de cromatina al abrazar regiones distales de una misma cromátida. Esta propiedad establece a la cohesina como un importante organizador de la cromatina interfásica, esencial para la regulación génica entre otros procesos. En células somáticas de organismos vertebrados, la subunidad SA puede ser SA1 o SA2, dando lugar a dos variantes que coexisten en todas las células: cohesina-SA1 y cohesina-SA2. A pesar de su similitud, los dos complejos no son redundantes, siendo la mejor prueba de ello la letalidad de los embriones murinos carentes de SA1. STAG2, el gen que codifica SA2, es uno de los más mutados en cáncer, y recientemente se han identificado mutaciones en la línea germinal en pacientes de síndromes de desarrollo conocidos como cohesinopatías. En esta Tesis hemos generado un modelo de ratón knock out condicional de Stag2 para esclarecer la especificidad funcional de las variantes de cohesina y estudiar las consecuencias de eliminar SA2 tanto in vitro, en fibroblastos embrionarios de ratón, como in vivo, durante el desarrollo embrionario. Observamos que SA2 es dispensable in vitro, pero su depleción conlleva una proliferación más lenta y una menor fidelidad en segregación cromosómica. También mostramos que la distribución genómica de las dos variantes no es idéntica. Mientras ambas ocupan sitios donde también se une CTCF, una fracción de los complejos cohesina-SA2 se encuentra en enhancers independien-temente de CTCF. Estos sitios no pueden ser ocupados por cohesina-SA1, incluso en ausencia de cohesina-SA2, lo que altera la expresión génica. Demostramos que la asociación de cohesina-SA2 a cromatina es más dinámica que la de cohesina-SA1, lo que probablemente determina su distribución genómica y contribuye a explicar que los cambios transcripcionales en células carentes de SA1 o SA2 sean muy diferentes. A pesar de ser dispensable para la viabilidad celular in vitro, la cohesina-SA2 es crítica para el desarrollo embrionario. En su ausencia, los embriones mueren a mitad del período de gestación y presentan un retraso de crecimiento sistémico y defectos específicos en el corazón. Estos defectos se deben a una menor proliferación y a alteraciones transcripcionales que afectan a la migración de una población de progenitores cardiacos hacia el tubo cardiaco durante su elongación. Así pues, hemos identificado un papel único de la cohesina-SA2 en la morfogénesis del corazón en el desarrollo embrionario que sugiere una relación causal entre mutaciones en STAG2 y las anomalías cardiacas de los pacientes de cohesinopatías.