Low and high osteogenic potential of periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells correlates with RUNX2, SP7, EZH2 and KDM6B expression
Documento
Informações
Título
Low and high osteogenic potential of periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells correlates with RUNX2, SP7, EZH2 and KDM6B expression
Título (EN)
Low and high osteogenic potential of periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells correlates with RUNX2, SP7, EZH2 and KDM6B expression
Autor(es)
D C Andia 1, L F Oliveira 2, G S Feltran 3, A A S Gonçalves 4, W F Zambuzzi 3, R A da Silva 4 | 1Dental Research Division, School of Dentistry, Health Science Institute, Paulista University - UNIP, São Paulo, Brazil. Electronic address: denise.andia@docente.unip.br. 2Dental Research Division, School of Dentistry, Health Science Institute, Paulista University - UNIP, São Paulo, Brazil. 3Department of Chemistry and Biochemistry, Lab. of Bioassays and Cellular Dynamics, Institute of Biosciences, UNESP - São Paulo State University, Botucatu, Brazil. 4CEEpiRG, Program in Environmental and Experimental Pathology, Paulista University - UNIP, São Paulo, Brazil.
Instituição
Universidade Paulista
Tipo
Manuscrito
Tipo de Mídia
Jornal
Resumo (EN)
Periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells (PDLCs) possess selfrenewal and multilineage differentiation capacities, supporting their application in regenerative therapies. However, PDLCs are regulated by epigenetic mechanisms that influence chromatin accessibility and gene expression, and may exhibit distinct phenotypes under osteogenic conditions. This study aimed to investigate whether differences in osteogenic potential of PDLCs (h-PDLCs and l-PDLCs, high and low, respectively) correlate with the expression of key transcription factors and epigenetic regulators. We performed qPCR for mRNA expression analysis, immunofluorescence, and Western blotting for protein levels, as well as chromatin immunoprecipitation followed by qRT-PCR to investigate H3K27me3 enrichment at the RUNX2 and SP7 promoter regions in PDLCs cultured under basal conditions (DMEM, T0) and after 3 and 10 days of osteogenic induction (T3 and T10). At baseline, h-PDLCs and l-PDLCs exhibited distinct transcriptional and protein profiles. During osteogenic stimulation, EZH2 expression significantly increased in l-PDLCs but decreased in h-PDLCs (p < 0.001), while KDM6B expression decreased in l-PDLCs and increased in hPDLCs (p < 0.0001). Analysis of RUNX2, RUNX2p57, and SP7 revealed dynamic transcriptional modulation: RUNX2p57 and SP7 were downregulated in l-PDLCs (p < 0,001), whereas RUNX2 was upregulated in h-PDLCs (T3 and T10, p < 0,0001). Furthermore, l-PDLCs exhibited greater accumulation of the repressive histone mark H3K27me3, with significant enrichment at the RUNX2 and SP7 promoter regions compared to h-PDLCs during osteogenic induction (p < 0.05). Together, these findings demonstrate that low and high osteogenic potential of PDLCs correlate with coordinated differences in the expression of the transcription factors RUNX2 and SP7 and the epigenetic regulators EZH2 and KDM6B, as well as with H3K27me3 enrichment patterns.
Resumo
As células-tronco mesenquimais derivadas do ligamento periodontal (PDLCs) possuem capacidade de autorrenovação e diferenciação multilinagem, o que justifica sua aplicação em terapias regenerativas. No entanto, as PDLCs são reguladas por mecanismos epigenéticos que influenciam a acessibilidade da cromatina e a expressão gênica, podendo exibir fenótipos distintos em condições osteogênicas. Este estudo teve como objetivo investigar se as diferenças no potencial osteogênico das PDLCs (h-PDLCs e l-PDLCs, alto e baixo, respectivamente) se correlacionam com a expressão de fatores de transcrição e reguladores epigenéticos chave. Realizamos qPCR para análise da expressão de mRNA, imunofluorescência e Western blotting para análise dos níveis de proteína, bem como imunoprecipitação da cromatina seguida de qRT-PCR para investigar o enriquecimento de H3K27me3 nas regiões promotoras de RUNX2 e SP7 em PDLCs cultivadas em condições basais (DMEM, T0) e após 3 e 10 dias de indução osteogênica (T3 e T10). Na linha de base, as células h-PDLC e l-PDLC exibiram perfis transcricionais e proteicos distintos. Durante a estimulação osteogênica, a expressão de EZH2 aumentou significativamente nas l-PDLC, mas diminuiu nas h-PDLC ( p < 0,001), enquanto a expressão de KDM6B diminuiu nas l-PDLC e aumentou nas h-PDLC ( p < 0,0001). A análise de RUNX2 , RUNX2p57 e SP7 revelou modulação transcricional dinâmica: RUNX2p57 e SP7 apresentaram expressão reduzida nas l-PDLC ( p < 0,001), enquanto RUNX2 apresentou expressão aumentada nas h-PDLC (T3 e T10, p < 0,0001). Além disso, as l-PDLC exibiram maior acúmulo da marca de histona repressora H3K27me3, com enriquecimento significativo nas regiões promotoras de RUNX2 e SP7 em comparação com as h-PDLC durante a indução osteogênica ( p < 0,05). Em conjunto, esses resultados demonstram que o baixo e o alto potencial osteogênico das PDLCs correlacionam-se com diferenças coordenadas na expressão dos fatores de transcrição RUNX2 e SP7 e dos reguladores epigenéticos EZH2 e KDM6B, bem como com padrões de enriquecimento de H3K27me3.
Palavras-chave
Chromatin; Epigenomics; Histones; Osteogenesis; Stem cells; Transcription factor.
Publicado em
ANDIA, Denise Carleto; OLIVEIRA, Lucas Felipe de; FELTRAN, Geórgia da Silva; GONÇALVES, Amanda Alves dos Santos; ZAMBUZZI, Willian Fernando; SILVA, Rodrigo Augusto da. Low and high osteogenic potential of periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells correlates with RUNX2, SP7, EZH2 and KDM6B expression. Differentiation, v. 148, art. 100944, 2026.
Financiamento
Vice Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa