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TRF2 介导的端粒保护在多能干细胞中是可有可无的。

TRF2-mediated telomere protection is dispensable in pluripotent stem cells.

机构信息

Laboratory of Genome Integrity, National Cancer Institute, NIH, Bethesda, MD, USA.

The Scripps Research Institute, San Diego, CA, USA.

出版信息

Nature. 2021 Jan;589(7840):110-115. doi: 10.1038/s41586-020-2959-4. Epub 2020 Nov 25.

DOI:10.1038/s41586-020-2959-4
PMID:33239785
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9161009/
Abstract

In mammals, telomere protection is mediated by the essential protein TRF2, which binds chromosome ends and ensures genome integrity. TRF2 depletion results in end-to-end chromosome fusions in all cell types that have been tested so far. Here we find that TRF2 is dispensable for the proliferation and survival of mouse embryonic stem (ES) cells. Trf2 (also known as Terf2) ES cells do not exhibit telomere fusions and can be expanded indefinitely. In response to the deletion of TRF2, ES cells exhibit a muted DNA damage response that is characterized by the recruitment of γH2AX-but not 53BP1-to telomeres. To define the mechanisms that control this unique DNA damage response in ES cells, we performed a CRISPR-Cas9-knockout screen. We found a strong dependency of TRF2-null ES cells on the telomere-associated protein POT1B and on the chromatin remodelling factor BRD2. Co-depletion of POT1B or BRD2 with TRF2 restores a canonical DNA damage response at telomeres, resulting in frequent telomere fusions. We found that TRF2 depletion in ES cells activates a totipotent-like two-cell-stage transcriptional program that includes high levels of ZSCAN4. We show that the upregulation of ZSCAN4 contributes to telomere protection in the absence of TRF2. Together, our results uncover a unique response to telomere deprotection during early development.

摘要

在哺乳动物中,端粒保护是由必需蛋白 TRF2 介导的,它结合染色体末端并确保基因组的完整性。迄今为止,在所有测试的细胞类型中,TRF2 的耗竭都会导致端到端染色体融合。在这里,我们发现 TRF2 对于小鼠胚胎干细胞(ES 细胞)的增殖和存活不是必需的。Trf2(也称为 Terf2)ES 细胞没有表现出端粒融合,可以无限期地扩增。在 TRF2 缺失的情况下,ES 细胞表现出一种沉默的 DNA 损伤反应,其特征是 γH2AX 而不是 53BP1 招募到端粒。为了确定控制 ES 细胞中这种独特的 DNA 损伤反应的机制,我们进行了 CRISPR-Cas9 敲除筛选。我们发现 TRF2 缺失的 ES 细胞对端粒相关蛋白 POT1B 和染色质重塑因子 BRD2 有很强的依赖性。与 TRF2 共耗竭 POT1B 或 BRD2 会在端粒处恢复经典的 DNA 损伤反应,导致频繁的端粒融合。我们发现 ES 细胞中 TRF2 的耗竭会激活全能性类似的二细胞阶段转录程序,包括高水平的 ZSCAN4。我们表明,ZSCAN4 的上调有助于在没有 TRF2 的情况下保护端粒。总之,我们的结果揭示了早期发育中端粒去保护的独特反应。

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