Definizione genome-wide dei geni e degli elementi regolatori coinvolti nel commitment e nel differenziamento di cellule staminali/progenitrici ematopoietiche umane

Le tecnologie di sequenziamento high-throughput sono ampiamente utilizzate per studiare la regolazione dei programmi di espressione genica. In particolare, l'integrazione dei profili trascrittomici e epigenomici, in combinazione con le mappe di legame di fattori di trascrizione e i data di conformazione della cromatina, permette di indagare a fondo le reti di regolazione molecolare che controllano l'identità delle cellule. Le cellule staminali/progenitrici ematopoietiche umane (HSPC) sono la fonte di tutte i lineages cellulari del sangue, dando origine a progenitori, precursori e cellule mature. Questo processo è finemente regolato a livello trascrizionale da fattori “master” di regolazione della trascrizione che specificano la scelta del lineage. In questo studio, sono stati impiegati diversi approcci genome-wide per caratterizzare il commitment e il differenziamento delle HSPC verso i lineages mieloide ed eritroide. La Cap Analysis of Gene Expression (CAGE) e il sequenziamento dell’RNA (RNA-Seq) sono stati utilizzati per definire il trascrittoma di HSPC, progenitori e precursori di ciascun lineage, mentre i profili di vari marcatori istonici ottenuti con l’immunoprecipitazione e il sequenziamento della cromatina (ChIP-Seq) sono stati combinati insieme per identificare gli stati della cromatina e di elementi regolatori trascrizionali in ogni fase del differenziamento delle HSPC. I risultati ottenuti dal Retroviral Scanning, un nuovo strumento basato sulle proprietà di integrazione del virus della leucemia murina Moloney (MLV), sono stati integrati con le mappe epigenomiche per definire gli elementi regolatori attivi e cellula-specifici in HSPC e nella loro progenie. Inoltre, le reti di regolazione che controllano il commitment e il differenziamento eritroide delle HSPC sono stati ulteriormente esplorate attraverso l'integrazione di dei profili di legame dei fattori di trascrizione GATA2 e GATA1, ottenuti mediante Chip-Seq, per indagare il loro ruolo nella regolazione dei programmi trascrizionali ematopoietici. Infine, sono stati svolti esperimenti di Chromosome Conformation Capture (3C) e di delezione mediata dal sistema CRISPR/Cas9 per caratterizzare funzionalmente un nuovo elemento regolatorio eritroide-specifico del gene KIT, che codifica per il recettore dello Stem Cell Factor (SCF). Nel complesso, questo studio fornisce una panoramica della regolazione dinamica dei programmi di espressione genica durante il commitment e il differenziamento delle HSPC, e descrive il ruolo dei fattori di trascrizione GATA nel controllo trascrizionale dell’ematopoiesi.