DNMT1 Inhibitor Restores RUNX2 Expression and Mineralization in Periodontal Ligament Cells
Documento
Informações
Título
DNMT1 Inhibitor Restores RUNX2 Expression and Mineralization in Periodontal Ligament Cells
Título (EN)
DNMT1 Inhibitor Restores RUNX2 Expression and Mineralization in Periodontal Ligament Cells
Autor(es)
Rahyza I F Assis, Arthur G Schmidt, Francesca Racca, Rodrigo A da Silva, William F Zambuzzi, Karina G Silvério, Francisco H Nociti Jr, Vanessa G Pecorari, Malgorzata Wiench, Denise C Andia.
Instituição
Universidade Paulista
Tipo
Artigo
Publicado em
ASSIS, R. I. F. et al. DNMT1 Inhibitor Restores RUNX2 Expression and Mineralization in Periodontal Ligament Cells. DNA and Cell Biology, v. 40, n. 5, p. 662–674, 22 mar. 2021
Resumo (EN)
Periodontal ligament cells (PDLCs) have well documented osteogenic potential; however, this commitment can be highly heterogenous, limiting their applications in tissue regeneration. In this study, we use PDLC populations characterized by high and low osteogenic potential (h-PDLCs and l-PDLCs, respectively) to identify possible sources of such heterogeneity and to investigate whether the osteogenic differentiation can be enhanced by epigenetic modulation. In h-PDLCs, low basal expression levels of pluripotency markers (NANOG, OCT4), DNA methyltransferases (DNMT1, DNMT3B), and enzymes involved in active DNA demethylation (TET1, TET3) were prerequisite to high osteogenic potential. Furthermore, these genes were downregulated upon early osteogenesis, possibly allowing for the increase in expression of the key osteogenic transcription factors, Runt-related transcription factor 2 (RUNX2) and SP7, and ultimately, mineral nodule formation. l-PDLCs appeared locked in the multipotent state and this was further enhanced upon early osteogenic stimulation, correlating with low RUNX2 expression and impaired mineralization. Further upregulation of DNMTs was also evident, while pretreatment with RG108, the DNMTs' inhibitor, enhanced the osteogenic program in l-PDLCs through downregulation of DNMTs, increased RUNX2 expression and nuclear localization, accelerated expression of osteogenic markers, and increased mineralization. These findings point toward the role of DNMTs and Ten Eleven Translocations (TETs) in osteogenic commitment and support application of epigenetic approaches to modulate biomineralization in PDLCs.
Resumo
As células do ligamento periodontal (PDLCs) apresentam potencial osteogênico bem estabelecido; entretanto, esse comprometimento pode ser altamente heterogêneo, limitando suas aplicações em estratégias de regeneração tecidual. Neste estudo, utilizamos populações de PDLCs caracterizadas por alto (h-PDLCs) e baixo (l-PDLCs) potencial osteogênico para identificar possíveis fontes dessa heterogeneidade e investigar se a diferenciação osteogênica poderia ser potencializada por meio de modulação epigenética. Nas h-PDLCs, baixos níveis basais de expressão dos marcadores de pluripotência NANOG e OCT4, das DNA metiltransferases (DNMT1 e DNMT3B) e das enzimas envolvidas na desmetilação ativa do DNA (TET1 e TET3) mostraram-se pré-requisitos para um elevado potencial osteogênico. Além disso, esses genes apresentaram redução da expressão durante os estágios iniciais da osteogênese, o que possivelmente favoreceu o aumento da expressão dos principais fatores de transcrição osteogênicos, RUNX2 (Runt-related transcription factor 2) e SP7, culminando na formação de nódulos mineralizados. Por outro lado, as l-PDLCs permaneceram em um estado multipotente, condição que foi ainda mais acentuada após a indução osteogênica inicial. Esse perfil esteve associado à baixa expressão de RUNX2 e à reduzida capacidade de mineralização. Observou-se também aumento adicional da expressão das DNMTs nessas células. Entretanto, o pré-tratamento com RG108, um inibidor das DNA metiltransferases, promoveu o aprimoramento do programa osteogênico nas l-PDLCs, por meio da redução da expressão das DNMTs, do aumento da expressão e da localização nuclear de RUNX2, da aceleração da expressão de marcadores osteogênicos e do aumento da formação de matriz mineralizada. Esses achados evidenciam o papel das DNA metiltransferases (DNMTs) e das enzimas da família Ten-Eleven Translocation (TETs) no comprometimento osteogênico e reforçam o potencial da utilização de abordagens epigenéticas para modular a biomineralização em células do ligamento periodontal.
Palavras-chave
DNA methyltransferases; RG108; RUNX2; osteogenic potential; periodontal ligament stem cells.
Direito de Acesso
Acesso Aberto
Financiamento
FAPESP