Riassunto analitico
LSD1 AND PHF2 ROLE IN MUSCLE STEM CELL ACTIVATION AND SKELETAL MUSCLE REGENERATION
Skeletal muscle is the largest tissue mass of the body and it is necessary for locomotion and support, it is composed by a multinucleate myofibers syncytia formed by mononuclear progenitor cells fusion [Chal et al. 2017].
Skeletal muscle repair system is necessary to maintain muscle homeostasis upon injury and relies on adult muscle stem cells (MuSC), after injury MuSCs get activated and they can both engage into commitment and differentiation or decide to self-renew repopulating the stem cell niche [Yang et al. 2018].
LSD1 is an amine oxidase and a Flavin-containing protein which specifically demethylates histone 3 tail, through a FAD-dependent reaction. [Yang et al. 2006].
It is known that elevated level of LSD1 supports skeletal myocyte progression in muscle regeneration after injury [Tosic et al 2018]. It has been demonstrated that LSD1 interacts with MyoD, a key regulator for the muscle progenitor cells engagement, to remove the repression histone mark H3K9me2 from MyoG promoters and its ablations impairs myogenesis [Choi et al 2010].
PHF2 contains a PHD finger domain and is an epigenetic regulator which de-methylates lysine 9 in histone 3 followed by transcription activation of target genes [Baba et al. 2011] PHF2 promotes H3K9me2 demethylation in regulation of metabolic and anti-oxidative gene programs against liver inflammation, oxidative stress and fibrosis development [Bricambert et al. 2018].
We know that the JAK/STAT pathway is implicated in myoblast proliferation [ Wang et al. 2008] and progenitor commitment. Moreover, MyoD upregulation depends on STAT3-phosphorilated state [Tierney et al. 2014].
The aim of this thesis is to address the role of both LSD1 and PHF2 in muscle stem cell plasticity and in the STAT3 signaling pathway in a physiological context of skeletal muscle regeneration.
We asked if the absence of LSD1 and PHF2 in muscle stem cells could play a role during muscle regeneration compared with the control.
Our results suggest that at 7dpi there is an increase of MYOD protein level in LSD1 SCiKO and PHF2 SCiKO compared with the 3dpi, these findings support the hypothesis that ablation of LSD1 or PHF2 leads to a delay of muscle stem cell commitment.
However, there is no significant changes in the phosphorylation rate of STAT3.
Thus, we can conclude that in LSD1 and PHF2 KO muscle stem cells there is a delay in the cell commitment during regeneration compared to the control and we can also speculate that LSD1 or PHF2 are not affecting the STAT3 signaling pathway.
|
Abstract
IL RUOLO DI LSD1 E PHF2 NELL’ATTIVAZIONE DELLE CELLULE STAMINALI E NELLA RIGENERAZIONE DEL MUSCOLO SCHELETRICO
Il muscolo scheletrico è il tessuto più esteso del corpo ed è necessario per una corretta locomozione e supporto. E’ composto da sincizi multinucleati di miofibre derivanti dalla fusione dei progenitori mononucleati [Chal et al. 2017]. Il sistema di riparo del muscolo scheletrico è necessario per mantenere l’omeostasi muscolare a seguito di un danno ed avviene grazie alla presenza delle cellule staminali del muscolo (MuSC). A danno avvenuto le MuSCs si attivano e possono andare in contro a commitment o differenziamento, oppure decidere di ripopolare la nicchia staminale tramite self-renewal [Yang et al. 2018]. LSD1 fa parte della famiglia della amino-ossidasi e contiene un flavin-domain che in modo specifico demetila le code N-terminali dell’istone H3 mediante una reazione FAD-dipendente [Yang et al. 2006]. E’ noto che un’elevata presenza di LSD1 supporta la progressione dei miociti durante la rigenerazione muscolare [Tosic et al. 2018]. E’ stato inoltre dimostrato che LSD1 interagisce con MyoD, regolatore chiave dei progenitori muscolari, per rimuovere il repression histone mark H3K9me2 dai promotori di MyoG [Choi et al. 2010]. PHF2 presenta un PHD finger domain ed è un regolatore epigenetico che demetila la lisina 9 (K9) dell’istone H3 seguita da attivazione trascrizionale di geni target [Baba et al. 2011]. PHF2 promuove la demetilazione di H3K9 durante la regolazione di geni metabolici e anti-ossidativi contro l’infiammazione del fegato, lo stress ossidativo e l’insorgere di fibrosi [Bricambert et al. 2018]. Si sa che la pathway di JAK/STAT è coinvolta nella proliferazione dei mioblasti e nel commitment dei progenitori [Wang et al. 2008], inoltre la up-regolazione di MyoD dipende dallo stato fosforilato di STAT3 [Tierney et al. 2014]. Lo scopo di questa tesi è rivolta allo studio del ruolo di LSD1 e PHF2 in MuSCs plasticity e nella signaling pathway di STAT3 durante la rigenerazione fisiologica del muscolo. Ci siamo chiesti se l’assenza di LSD1 e PHF2 nelle MuSCs potesse giocare un ruolo importante durante la rigenerazione rispetto ai controlli (wild type). I nostri risultati suggeriscono che a 7 giorni post-iniezione si può osservare un aumento del livello proteico di MyoD nelle cellule LSD1 e PHF2 SCiKO rispetto a quello che accade a 3 giorni post-iniezione. Questo supporta la nostra ipotesi ovvero che l’eliminazione di LSD1 o PHF2 comporta un ritardo del commitment delle cellule staminali muscolari. Tuttavia non si osservano modificazioni significative del tasso di fosforilazione di STAT3. Possiamo quindi concludere che il KO di LSD1 e PHF2 nelle cellule staminali muscolari comporta un ritardo nel commitment cellulare durante la rigenerazione rispetto il controllo (wild type) e possiamo inoltre affermare che LSD1 o PHF2 non sono coinvolti nella STAT3 signaling pathway.
|
