BMP7-induced osteoblast differentiation requires hedgehog signaling and involves nuclear mechanisms of gene expression control
Informações
Título
BMP7-induced osteoblast differentiation requires hedgehog signaling and involves nuclear mechanisms of gene expression control
Título (EN)
BMP7-induced osteoblast differentiation requires hedgehog signaling and involves nuclear mechanisms of gene expression control
Autor(es)
Georgia da Silva Feltran, Amanda Fantini de Andrade, Célio Jr da C Fernandes, Rodrigo A Foganholi da Silva, Willian F Zambuzzi
Instituição
Universidade Paulista
Tipo
Artigo
Tipo de Mídia
Revista
Resumo (EN)
During the morphological changes occurring in osteoblast differentiation, Sonic hedgehog (Shh) plays a crucial role. While some progress has been made in understanding this process, the epigenetic mechanisms governing the expression of Hh signaling members in response to bone morphogenetic protein 7 (BMP7) signaling in osteoblasts remain poorly understood. To delve deeper into this issue, we treated pre-osteoblasts (pObs) with 100 ng/mL of BMP7 for up to 21 days. Initially, we validated the osteogenic phenotype by confirming elevated expression of well-defined gene biomarkers, including Runx2, Osterix, Alkaline Phosphatase (Alp), and bone sialoprotein (Bsp). Simultaneously, Hh signaling-related members Sonic (Shh), Indian (Ihh), and Desert (Dhh) Hedgehog (Hh) exhibited nuanced modulation over the 21 days in vitro period. Subsequently, we evaluated epigenetic markers, and our data revealed a notable change in the CpG methylation profile, considering the methylation/hydroxymethylation ratio. CpG methylation is a reversible process regulated by DNA methyltransferases and demethylases, including Ten-eleven translocation (Tets), which also exhibited changes during the acquisition of the osteogenic phenotype. Specifically, we measured the methylation pattern of Shh-related genes and demonstrated a positive Pearson correlation for GLI Family Zinc Finger 1 (Gli1) and Patched (Ptch1). This data underscores the significance of the epigenetic machinery in modulating the BMP7-induced osteogenic phenotype by influencing the activity of Shh-related genes. In conclusion, this study highlights the positive impact of epigenetic control on the expression of genes related to hedgehog signaling during the morphogenetic changes induced by BMP7 signaling in osteoblasts.
Resumo
Durante as mudanças morfológicas que ocorrem na diferenciação dos osteoblastos, Sonic hedgehog (Shh) desempenha um papel crucial. Embora algum progresso tenha sido feito na compreensão desse processo, os mecanismos epigenéticos que governam a expressão dos membros de sinalização Hh em resposta à sinalização da proteína morfogenética óssea 7 (BMP7) em osteoblastos permanecem pouco compreendidos. Para nos aprofundarmos nessa questão, tratamos pré-osteoblastos (pObs) com 100 ng/mL de BMP7 por até 21 dias. Inicialmente, validamos o fenótipo osteogênico confirmando a expressão elevada de biomarcadores genéticos bem definidos, incluindo Runx2, Osterix, Fosfatase Alcalina (Alp) e sialoproteína óssea (Bsp). Simultaneamente, os membros relacionados à sinalização Hh Sonic (Shh), Indian (Ihh) e Desert (Dhh) Hedgehog (Hh) exibiram modulação diferenciada ao longo do período in vitro de 21 dias. Subsequentemente, avaliamos marcadores epigenéticos, e nossos dados revelaram uma mudança notável no perfil de metilação de CpG, considerando a razão metilação/hidroximetilação. A metilação de CpG é um processo reversível regulado por metiltransferases e desmetilases de DNA, incluindo a translocação Ten-eleven (Tets), que também exibiu mudanças durante a aquisição do fenótipo osteogênico. Especificamente, medimos o padrão de metilação de genes relacionados a Shh e demonstramos uma correlação positiva de Pearson para GLI Family Zinc Finger 1 (Gli1) e Patched (Ptch1). Esses dados ressaltam a importância da maquinaria epigenética na modulação do fenótipo osteogênico induzido por BMP7, influenciando a atividade de genes relacionados a Shh. Em conclusão, este estudo destaca o impacto positivo do controle epigenético na expressão de genes relacionados à sinalização hedgehog durante as mudanças morfogenéticas induzidas pela sinalização BMP7 em osteoblastos.
Palavras-chave
BMP; bone; bone healing; epigenetic; hedgehog; osteoblast differentiation.
Direito de Acesso
Acesso Aberto
Financiamento
FAPESP, CNPq