Dynamical reorganization of the pluripotency transcription factors Oct4 and Sox2 during early differentiation of embryonic stem cells

Pluripotency maintenance requires transcription factors (TFs) that induce genes necessary to preserve the undifferentiated state and repress others involved in differentiation. Recent observations support that the heterogeneous distribution of TFs in the nucleus impacts on gene expression. Thus, it is essential to explore how TFs dynamically organize to fully understand their role in transcription regulation. Here, we examine the distribution of pluripotency TFs Oct4 and Sox2 in the nucleus of embryonic stem (ES) cells and inquire whether their organization changes during early differentiation stages preceding their downregulation. Using ES cells expressing Oct4-YPet or Sox2-YPet, we show that Oct4 and Sox2 partition between nucleoplasm and a few chromatin-dense foci which restructure after inducing differentiation by 2i/LIF withdrawal. Fluorescence correlation spectroscopy showed distinct changes in Oct4 and Sox2 dynamics after differentiation induction. Specifically, we detected an impairment of Oct4-chromatin interactions whereas Sox2 only showed slight variations in its short-lived, and probably more unspecific, interactions with chromatin. Our results reveal that differentiation cues trigger early changes of Oct4 and Sox2 nuclear distributions that also include modifications in TF-chromatin interactions. This dynamical reorganization precedes Oct4 and Sox2 downregulation and may contribute to modulate their function at early differentiation stages.Fil: Verneri, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Stortz, Martin Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Nucleus-cytoskeleton communication impacts on OCT4-chromatin interactions in embryonic stem cells

Background: The cytoskeleton is a key component of the system responsible for transmitting mechanical cues from the cellular environment to the nucleus, where they trigger downstream responses. This communication is particularly relevant in embryonic stem (ES) cells since forces can regulate cell fate and guide developmental processes. However, little is known regarding cytoskeleton organization in ES cells, and thus, relevant aspects of nuclear-cytoskeletal interactions remain elusive. Results: We explored the three-dimensional distribution of the cytoskeleton in live ES cells and show that these filaments affect the shape of the nucleus. Next, we evaluated if cytoskeletal components indirectly modulate the binding of the pluripotency transcription factor OCT4 to chromatin targets. We show that actin depolymerization triggers OCT4 binding to chromatin sites whereas vimentin disruption produces the opposite effect. In contrast to actin, vimentin contributes to the preservation of OCT4-chromatin interactions and, consequently, may have a pro-stemness role. Conclusions: Our results suggest roles of components of the cytoskeleton in shaping the nucleus of ES cells, influencing the interactions of the transcription factor OCT4 with the chromatin and potentially affecting pluripotency and cell fate.Fil: Romero, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. YPF - Tecnología; ArgentinaFil: de Rossi, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Verneri, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Fisiología, Biología Molecular y Celular; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Biológica; Argentin

SUMO conjugation susceptibility of Akt/protein kinase B affects the expression of the pluripotency transcription factor Nanog in embryonic stem cells

Akt/PKB is a kinase involved in the regulation of a wide variety of cell processes. Its activity is modulated by diverse post-translational modifications (PTMs). Particularly, conjugation of the small ubiquitin-related modifier (SUMO) to this kinase impacts on multiple cellular functions, such as proliferation and splicing. In embryonic stem (ES) cells, this kinase is key for pluripotency maintenance. Among other functions, Akt is known to promote the expression of Nanog, a central pluripotency transcription factor (TF). However, the relevance of this specific PTM of Akt has not been previously analyzed in this context. In this work, we study the effect of Akt1 variants with differential SUMOylation susceptibility on the expression of Nanog. Our results demonstrate that both, the Akt1 capability of being modified by SUMO conjugation and a functional SUMO conjugase activity are required to induce Nanog gene expression. Likewise, we found that the common oncogenic E17K Akt1 mutant affected Nanog expression in ES cells also in a SUMOylatability dependent manner. Interestingly, this outcome takes places in ES cells but not in a non-pluripotent heterologous system, suggesting the presence of a crucial factor for this induction in ES cells. Remarkably, the two major candidate factors to mediate this induction, GSK3-β and Tbx3, are non-essential players of this effect, suggesting a complex mechanism probably involving non-canonical pathways. Furthermore, we found that Akt1 subcellular distribution does not depend on its SUMOylatability, indicating that Akt localization has no influence on the effect on Nanog, and that besides the membrane localization of E17K Akt mutant, SUMOylation is also required for its hyperactivity. Our results highlight the impact of SUMO conjugation in the function of a kinase relevant for a plethora of cellular processes, including the control of a key pluripotency TF.Fil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Stortz, Martin Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Verneri, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Petrone Parcero, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Waisman, Ariel. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Miriuka, Santiago Gabriel. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cosentino, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

The dynamical organization of the core pluripotency transcription factors responds to differentiation cues in early S-phase

DNA replication in stem cells is a major challenge for pluripotency preservation and cell fate decisions. This process involves massive changes in the chromatin architecture and the reorganization of many transcription-related molecules in different spatial and temporal scales. Pluripotency is controlled by the master transcription factors (TFs) OCT4, SOX2 and NANOG that partition into condensates in the nucleus of embryonic stem cells. These condensates are proposed to play relevant roles in the regulation of gene expression and the maintenance of pluripotency. Here, we asked whether the dynamical distribution of the pluripotency TFs changes during the cell cycle, particularly during DNA replication. Since the S phase is considered to be a window of opportunity for cell fate decisions, we explored if differentiation cues in G1 phase trigger changes in the distribution of these TFs during the subsequent S phase. Our results show a spatial redistribution of TFs condensates during DNA replication which was not directly related to chromatin compaction. Additionally, fluorescence fluctuation spectroscopy revealed TF-specific, subtle changes in the landscape of TF-chromatin interactions, consistent with their particularities as key players of the pluripotency network. Moreover, we found that differentiation stimuli in the preceding G1 phase triggered a relatively fast and massive reorganization of pluripotency TFs in early-S phase. Particularly, OCT4 and SOX2 condensates dissolved whereas the lifetimes of TF-chromatin interactions increased suggesting that the reorganization of condensates is accompanied with a change in the landscape of TF-chromatin interactions. Notably, NANOG showed impaired interactions with chromatin in stimulated early-S cells in line with its role as naïve pluripotency TF. Together, these findings provide new insights into the regulation of the core pluripotency TFs during DNA replication of embryonic stem cells and highlight their different roles at early differentiation stages

Kat6b Modulates Oct4 and Nanog Binding to Chromatin in Embryonic Stem Cells and Is Required for Efficient Neural Differentiation

Chromatin remodeling is fundamental for the dynamical changes in transcriptional programs that occur during development and stem cell differentiation. The histone acetyltransferase Kat6b is relevant for neurogenesis in mouse embryos, and mutations of this gene cause intellectual disability in humans. However, the molecular mechanisms involved in Kat6b mutant phenotype and the role of this chromatin modifier in embryonic stem (ES) cells remain elusive. In this work, we show that Kat6b is expressed in ES cells and is repressed during differentiation. Moreover, we found that this gene is regulated by the pluripotency transcription factors Nanog and Oct4. To study the functional relevance of Kat6b in ES cells, we generated a Kat6b knockout ES cell line (K6b −/−) using CRISPR/Cas9. Fluorescence correlation spectroscopy analyses suggest a more compact chromatin organization in K6b −/− cells and impaired interactions of Oct4 and Nanog with chromatin. Remarkably, K6b −/− cells showed a reduced efficiency to differentiate to neural lineage. These results reveal a role of Kat6b as a modulator of chromatin plasticity, its impact on chromatin-transcription factors interactions and its influence on cell fate decisions during neural development.Fil: Cosentino, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Echegaray, Camila Vázquez. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Solari, Claudia María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Waisman, Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Álvarez, Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Petrone Parcero, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Schultz, Marcelo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Sevlever, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Miriuka, Santiago Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Novel Interplay between p53 and HO-1 in Embryonic Stem Cells

Stem cells genome safeguarding requires strict oxidative stress control. Heme oxygenase-1 (HO-1) and p53 are relevant components of the cellular defense system. p53 controls cellular response to multiple types of harmful stimulus, including oxidative stress. Otherwise, besides having a protective role, HO-1 is also involved in embryo development and in embryonic stem (ES) cells differentiation. Although both proteins have been extensively studied, little is known about their relationship in stem cells. The aim of this work is to explore HO-1-p53 interplay in ES cells. We studied HO-1 expression in p53 knockout (KO) ES cells and we found that they have higher HO-1 protein levels but similar HO-1 mRNA levels than the wild type (WT) ES cell line. Furthermore, cycloheximide treatment increased HO-1 abundance in p53 KO cells suggesting that p53 modulates HO-1 protein stability. Notably, H2O2 treatment did not induce HO-1 expression in p53 KO ES cells. Finally, SOD2 protein levels are also increased while Sod2 transcripts are not in KO cells, further suggesting that the p53 null phenotype is associated with a reinforcement of the antioxidant machinery. Our results demonstrate the existence of a connection between p53 and HO-1 in ES cells, highlighting the relationship between these stress defense pathways.Fil: Toro, Ayelen Rayen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Anselmino, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Solari, Claudia María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Sanchis, Pablo Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Bizzotto, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Petrone Parcero, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez, Elba Susana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Kat6b Modulates Oct4 and Nanog Binding to Chromatin in Embryonic Stem Cells and Is Required for Efficient Neural Differentiation

Chromatin remodeling is fundamental for the dynamical changes in transcriptional programs that occur during development and stem cell differentiation. The histone acetyltransferase Kat6b is relevant for neurogenesis in mouse embryos, and mutations of this gene cause intellectual disability in humans. However, the molecular mechanisms involved in Kat6b mutant phenotype and the role of this chromatin modifier in embryonic stem (ES) cells remain elusive. In this work, we show that Kat6b is expressed in ES cells and is repressed during differentiation. Moreover, we found that this gene is regulated by the pluripotency transcription factors Nanog and Oct4. To study the functional relevance of Kat6b in ES cells, we generated a Kat6b knockout ES cell line (K6b −/−) using CRISPR/Cas9. Fluorescence correlation spectroscopy analyses suggest a more compact chromatin organization in K6b −/− cells and impaired interactions of Oct4 and Nanog with chromatin. Remarkably, K6b −/− cells showed a reduced efficiency to differentiate to neural lineage. These results reveal a role of Kat6b as a modulator of chromatin plasticity, its impact on chromatin-transcription factors interactions and its influence on cell fate decisions during neural development.Fil: Cosentino, María Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Echegaray, Camila Vázquez. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Solari, Claudia María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Waisman, Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Álvarez, Yanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Petrone Parcero, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Schultz, Marcelo. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Sevlever, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Miriuka, Santiago Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Imaging transcription factors dynamics with advanced fluorescence microscopy methods

Pluripotent stem cells (PSCs) are capable of self-renewing and producing all cell types derived from the three germ layers in response to developmental cues, constituting an important promise for regenerative medicine. Pluripotency depends on specific transcription factors (TFs) that induce genes required to preserve the undifferentiated state and repress other genes related to differentiation. The transcription machinery and regulatory components such as TFs are recruited dynamically on their target genes making it essential exploring their dynamics in living cells to understand the transcriptional output. Non-invasive and very sensitive fluorescence microscopy methods are making it possible visualizing the dynamics of TFs in living specimens, complementing the information extracted from studies in fixed specimens and bulk assays. In this work, we briefly describe the basis of these microscopy methods and review how they contributed to our knowledge of the function of TFs relevant to embryo development and cell differentiation in a variety of systems ranging from single cells to whole organisms.Fil: Verneri, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Romero, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: de Rossi, María Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Alvarez, Yanina Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

The dynamical organization of the core pluripotency transcription factors responds to differentiation cues in early S-phase

DNA replication in stem cells is a major challenge for pluripotency preservation and cell fate decisions. This process involves massive changes in the chromatin architecture and the reorganization of many transcription-related molecules in different spatial and temporal scales. Pluripotency is controlled by the master transcription factors (TFs) OCT4, SOX2 and NANOG that partition into condensates in the nucleus of embryonic stem cells. These condensates are proposed to play relevant roles in the regulation of gene expression and the maintenance of pluripotency. Here, we asked whether the dynamical distribution of the pluripotency TFs changes during the cell cycle, particularly during DNA replication. Since the S phase is considered to be a window of opportunity for cell fate decisions, we explored if differentiation cues in G1 phase trigger changes in the distribution of these TFs during the subsequent S phase. Our results show a spatial redistribution of TFs condensates during DNA replication which was not directly related to chromatin compaction. Additionally, fluorescence fluctuation spectroscopy revealed TF-specific, subtle changes in the landscape of TF-chromatin interactions, consistent with their particularities as key players of the pluripotency network. Moreover, we found that differentiation stimuli in the preceding G1 phase triggered a relatively fast and massive reorganization of pluripotency TFs in early-S phase. Particularly, OCT4 and SOX2 condensates dissolved whereas the lifetimes of TF-chromatin interactions increased suggesting that the reorganization of condensates is accompanied with a change in the landscape of TF-chromatin interactions. Notably, NANOG showed impaired interactions with chromatin in stimulated early-S cells in line with its role as naïve pluripotency TF. Together, these findings provide new insights into the regulation of the core pluripotency TFs during DNA replication of embryonic stem cells and highlight their different roles at early differentiation stages.Fil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Francia, Marcos Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Verneri, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

SOX2 Modulates the Nuclear Organization and Transcriptional Activity of the Glucocorticoid Receptor

Steroid receptors (SRs) are ligand-dependent transcription factors (TFs) relevant to key cellular processes in both physiology and pathology, including some types of cancer. SOX2 is a master TF of pluripotency and self-renewal of embryonic stem cells, and its dysregulation is also associated with various types of human cancers. A potential crosstalk between these TFs could be relevant in malignant cells yet, to the best of our knowledge, no formal study has been performed thus far. Here we show, by quantitative live-cell imaging microscopy, that ectopic expression of SOX2 disrupts the formation of hormone-dependent intranuclear condensates of many steroid receptors (SRs), including those formed by the glucocorticoid receptor (GR). SOX2 also reduces GR's binding to specific DNA targets and modulates its transcriptional activity. SOX2-driven effects on GR condensates do not require the intrinsically disordered N-terminal domain of the receptor and, surprisingly, neither relies on GR/SOX2 interactions. SOX2 also alters the intranuclear dynamics and compartmentalization of the SR coactivator NCoA-2 and impairs GR/NCoA-2 interactions. These results suggest an indirect mechanism underlying SOX2-driven effects on SRs involving this coactivator. Together, these results highlight that the transcriptional program elicited by GR relies on its nuclear organization and is intimately linked to the distribution of other GR partners, such as the NCoA-2 coactivator. Abnormal expression of SOX2, commonly observed in many tumors, may alter the biological action of GR and, probably, other SRs as well. Understanding this crosstalk may help to improve steroid hormone-based therapies in cancers with elevated SOX2 expression.Fil: Stortz, Martin Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Oses Oliveto, Camila Maite. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vazquez Echegaray, Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Pecci, Adali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Guberman, Alejandra Sonia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Presman, Diego Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; ArgentinaFil: Levi, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin