Genome-wide DNA (hydroxy) methylation reveals the individual epigenetic landscape importance on osteogenic phenotype acquisition in periodontal ligament cells
Informações
Título
Genome-wide DNA (hydroxy) methylation reveals the individual epigenetic landscape importance on osteogenic phenotype acquisition in periodontal ligament cells
Título (EN)
Genome-wide DNA (hydroxy) methylation reveals the individual epigenetic landscape importance on osteogenic phenotype acquisition in periodontal ligament cells
Autor(es)
Rogério S Ferreira, Rahyza I F Assis, Geórgia da S Feltran, Iasmin Caroline do Rosário Palma, Beatriz G Françoso, Willian F Zambuzzi, Denise C Andia, Rodrigo A da Silva
Instituição
Universidade Paulista
Tipo
Artigo
Tipo de Mídia
Revista
Resumo (EN)
Background: Mesenchymal cells' biology has been an important investigative tool to maximize bone regeneration through tissue engineering. Here we used mesenchymal cells from periodontal ligament (PDLCs) with high (h-) and low (l-) osteogenic potential, isolated from different donors, to investigate the impact of the individual epigenetic and transcriptional profiles on the osteogenic potential.
Methods: Genome-wide and gene-specific DNA (hydroxy) methylation, mRNA expression and immunofluorescence analysis were carried out in h- and l-PDLCs at DMEM (non-induced to osteogenesis) and OM (induced-3rd and 10th days of osteogenic differentiation) groups in vitro.
Results: Genome-wide results showed distinct epigenetic profile among PDLCs with most of the differences on 10th day of OM; DMEMs showed higher concentrations (xOM) of differentially methylated probes in gene body, intronic and open sea (3rd day), increasing this concentration in TSS200 and island regions, at 10 days. At basal levels, h- and l-PDLCs showed different transcriptional profiles; l-PDLCs demonstrated higher levels of NANOG/OCT4/SOX2, BAPX1, DNMT3A, TET1/3, and lower levels of RUNX2 transcripts, confirmed by NANOG/OCT4 and RUNX2 immunofluorescence. After osteogenic induction, the distinct transcriptional profile of multipotentiality genes was maintained among PDLCs. In l-PDLCs, the anti-correlation between DNA methylation and gene expression in RUNX2 and NANOG indicates methylation could play a role in modulating both transcripts.
Conclusions: Epigenetic and transcriptional distinct profiles detected at basal levels among PDLCs were maintained after osteogenic induction. We cannot discard the existence of a complex that represses osteogenesis, suggesting the individual donors' characteristics have significant impact on the osteogenic phenotype acquisition.
Resumo
Histórico: A biologia das células mesenquimais tem sido uma importante ferramenta investigativa para maximizar a regeneração óssea por meio da engenharia de tecidos. Aqui, usamos células mesenquimais do ligamento periodontal (PDLCs) com alto (h-) e baixo (l-) potencial osteogênico, isoladas de diferentes doadores, para investigar o impacto dos perfis epigenéticos e transcricionais individuais no potencial osteogênico.
Métodos: Metilação de DNA (hidroxi) em todo o genoma e gene-específico, expressão de mRNA e análise de imunofluorescência foram realizadas em h- e l-PDLCs em grupos DMEM (não induzido à osteogênese) e OM (induzido-3º e 10º dias de diferenciação osteogênica) in vitro.
Resultados: Os resultados em todo o genoma mostraram perfil epigenético distinto entre PDLCs com a maioria das diferenças no 10º dia de OM; DMEMs mostraram concentrações mais altas (xOM) de sondas diferencialmente metiladas no corpo do gene, intrônico e mar aberto (3º dia), aumentando essa concentração em TSS200 e regiões insulares, em 10 dias. Em níveis basais, h- e l-PDLCs mostraram perfis transcricionais diferentes; l-PDLCs demonstraram níveis mais altos de NANOG/OCT4/SOX2, BAPX1, DNMT3A, TET1/3 e níveis mais baixos de transcritos RUNX2, confirmados por imunofluorescência NANOG/OCT4 e RUNX2. Após a indução osteogênica, o perfil transcricional distinto de genes de multipotencialidade foi mantido entre PDLCs. Em l-PDLCs, a anticorrelação entre metilação de DNA e expressão gênica em RUNX2 e NANOG indica que a metilação pode desempenhar um papel na modulação de ambos os transcritos.
Conclusões: Perfis distintos epigenéticos e transcricionais detectados em níveis basais entre PDLCs foram mantidos após a indução osteogênica. Não podemos descartar a existência de um complexo que reprime a osteogênese, sugerindo que as características individuais dos doadores têm impacto significativo na aquisição do fenótipo osteogênico.
Palavras-chave
DNA methylation; epigenomics; mesenchymal stem cells; osteogenesis; transcription.
Direito de Acesso
Acesso Aberto
Financiamento
FAPESP