Regolazione epigenetica dell'espressione genica nei cheratinociti
Il nucleo è un organello complesso e fortemente compartimentalizzato, che subisce importanti cambiamenti organizzativi durante la differenziazione cellulare, consentendo alle cellule di diventare specializzate e svolgere le loro funzioni. Durante la differenziazione terminale dei cheratinociti epidermici, il nucleo subisce una trasformazione programmata dallo stato attivo, associato con l'esecuzione dei programmi genetici di corneificazione e con la formazione della barriera epidermica, ad una condizione completamente inattiva dove il nucleo diventa una parte delle cellule cheratinizzate dello strato corneo. Negli ultimi due decenni, l'enorme progresso raggiunto nella comprensione della biologia del nucleo e dei meccanismi epigenetici di controllo dell'espressione genica ha permesso di definire diversi livelli nella regolazione di programmi di espressione genica associati alla differenziazione cellulare, che includono un'accessibilità delle regioni geniche regolatorie verso le interazioni DNA-proteina, le modifiche istoniche e covalenti del DNA, e del rimodellamento della cromatina ATP-dipendente, nonché del rimodellamento di ordine superiore della cromatina e della compartimentalizzazione nucleare dei geni e dei macchinari di trascrizione. Qui, integriamo la nostra attuale conoscenza dei meccanismi che controllano l'espressione genica durante la differenziazione terminale dei cheratinociti, con livelli distinti di organizzazione e rimodellamento della cromatina. Proponiamo inoltre le indicazioni per esplorare ulteriormente il ruolo dei meccanismi epigenetici e le loro interazioni con altri sistemi di regolazione nel controllo della differenziazione dei cheratinociti nella cute normale e patologica.
Fonte:
Titolo: Epigenetic Regulation of Gene Expression in Keratinocytes
Rivista: Journal of Investigative Dermatology , (5 July 2012) | doi :10.1038/jid.2012.182
Autori: Vladimir A Botchkarev, Michal R Gdula, Andrei N Mardaryev, Andrei A Sharov and Michael Y Fessing
Abstract:
The nucleus is a complex and highly compartmentalized organelle, which undergoes major organization changes during cell differentiation, allowing cells to become specialized and fulfill their functions. During terminal differentiation of the epidermal keratinocytes, the nucleus undergoes a programmed transformation from active status, associated with execution of the genetic programs of cornification and epidermal barrier formation, to a fully inactive condition and becomes a part of the keratinized cells of the cornified layer. Tremendous progress achieved within the past two decades in understanding the biology of the nucleus and epigenetic mechanisms controlling gene expression allowed defining several levels in the regulation of cell differentiation–associated gene expression programs, including an accessibility of the gene regulatory regions to DNA–protein interactions, covalent DNA and histone modifications, and ATP-dependent chromatin remodeling, as well as higher-order chromatin remodeling and nuclear compartmentalization of the genes and transcription machinery. Here, we integrate our current knowledge of the mechanisms controlling gene expression during terminal keratinocyte differentiation with distinct levels of chromatin organization and remodeling. We also propose directions to further explore the role of epigenetic mechanisms and their interactions with other regulatory systems in the control of keratinocyte differentiation in normal and diseased skin.
