BAF45A媒介クロマチンリモデリングは、骨形成と歯原形成のための転写活性化を促進する

クロマチンのリモデリング、特に鉱化組織における組織特異的調節は、遺伝子調節の研究されていない道です。ここでは、BAF45AとBAF45Dである2つのBAF45ホモログがATPase依存性SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体に属し、BAF45BおよびBAF45Cと比較して骨芽細胞および歯状芽細胞で優先的に発現していることを示しています。最近、生化学的研究により、BAF45Aがポリブロモ関連BAF（PBAF）複合体と関連していることが明らかになりました。ただし、BAF45Dサブユニットは、多型標準的なBrg1関連因子（CBAF）複合体に属します。骨芽細胞と歯芽細胞の分化のタンパク質プロファイルは、初期の骨芽細胞および歯芽細胞の成熟中のBAF45AおよびPBAFサブユニットの有意な増加を明らかにしました。骨髄間質細胞（BMSC）分化中のクロマチン免疫沈降シーケンス（CHIP-seq）は、BAF45AおよびBAF45DのプロモーターにおけるヒストンH3K9およびH3K27アセチル化修飾が高く、骨および歯の転写因子Runx2の結合の増加を示しました。骨芽細胞におけるBAF45Aの過剰発現は、骨芽細胞の成熟と鉱化の進行に不可欠な遺伝子を活性化します。さらに、歯原芽細胞におけるBAF45AのshRNAを介したノックダウンは、象牙形成マーカー遺伝子発現の増殖、アポトーシス、DNA修復、および適度な減少に関与する著しく変化した遺伝子につながります。Transposase-Accessableクロマチンシーケンス（ATAC-SEQ）アッセイBAF45Aノックアウト骨芽細胞のアッセイは、骨芽細胞および歯芽細胞特異的遺伝子のクロマチンアクセス性の顕著な低下と、転写因子ATF4およびKLF4とともに明らかになりました。Baf45aの頭蓋顔面間葉系特異的喪失は、歯と下顎骨の鉱化を適度に減少させました。これらの発見は、PBAF-RUNX2クロストークを介したBAF45a依存性のミネラル化組織特異的クロマチンリモデリングが転写活性化をもたらすことが、ミネラル化組織の早期分化とマトリックス成熟に重要であることを示しています。

Chromatin remodeling, specifically the tissue-specific regulation in mineralized tissues, is an understudied avenue of gene regulation. Here we show that Baf45a and Baf45d, two Baf45 homologs belong to ATPase-dependent SWI/SNF chromatin remodeling complex, preferentially expressed in osteoblasts and odontoblasts compared to Baf45b and Baf45c. Recently, biochemical studies revealed that BAF45A associates with Polybromo-associated BAF (PBAF) complex. However, the BAF45D subunit belongs to the polymorphic canonical BRG1-associated factor (cBAF) complex. Protein profiles of osteoblast and odontoblast differentiation uncovered a significant increase of BAF45A and PBAF subunits during early osteoblast and odontoblast maturation. Chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) during the bone marrow stromal cells (BMSCs) differentiation showed higher histone H3K9 and H3K27 acetylation modifications in the promoter of Baf45a and Baf45d and increased binding of bone and tooth specific transcription factor RUNX2. Overexpression of Baf45a in osteoblasts activates genes essential for the progression of osteoblast maturation and mineralization. Furthermore, shRNA-mediated knockdown of Baf45a in odontoblasts leads to markedly altered genes responsible for the proliferation, apoptosis, DNA repair, and modest decrease in dentinogenic marker gene expression. Assay for Transposase-Accessible Chromatin sequencing (ATAC-seq) assay in Baf45a knockout osteoblasts revealed a noticeable reduction in chromatin accessibility of osteoblast and odontoblast specific genes, along with transcription factor Atf4 and Klf4. Craniofacial mesenchyme-specific loss of Baf45a modestly reduced the mineralization of the tooth and mandibular bone. These findings indicated that BAF45A-dependent mineralized tissue-specific chromatin remodeling through PBAF-RUNX2 crosstalk results in transcriptional activation is critical for early differentiation and matrix maturation of mineralized tissues.