CTCF is a barrier for 2C-like reprogramming.
CTCF is a barrier for 2C-like reprogramming.
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DOI：
10.1038/s41467-021-25072-x
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发表时间：
2021-08-11
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ruiz S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Olbrich T;Vega-Sendino M;Tillo D;Wu W;Zolnerowich N;Pavani R;Tran AD;Domingo CN;Franco M;Markiewicz-Potoczny M;Pegoraro G;FitzGerald PC;Kruhlak MJ;Lazzerini-Denchi E;Nora EP;Nussenzweig A;Ruiz S
全能细胞具有产生胚胎和胚胎外组织的能力。有趣的是，在 ESC 培养物中发现了一种罕见的具有全能样潜能的细胞群，称为 2 细胞 (2C) 样细胞。它们源自 ESC，并表现出与 2C 胚胎相似的特征。然而，2C 类转化的分子决定因素尚未完全阐明。在这里，我们证明 CCCTC 结合因子 (CTCF) 是类 2C 重编程的障碍。事实上，转录因子 DUX 强制转换为 2C 样状态与 CTCF 结合位点子集的 DNA 损伤有关。 ESC 中 CTCF 的消耗有效促进自发和异步转换为类似 2C 的状态，并且在恢复 CTCF 水平后是可逆的。这种表型重编程是多能细胞特有的，因为神经祖细胞在 CTCF 耗尽后不会表现出 2C 样转化。此外，我们表明 ZSCAN4 簇的转录激活对于成功的 2C 样重编程是必要的。总之，我们揭示了 CTCF 和类 2C 重编程之间意想不到的关系。 2 细胞 (2C) 阶段的胚胎具有全能性，Dux 转录因子的过度表达可将胚胎干细胞 (ESC) 转化为类似 2C 的状态。在这里，作者表明，DUX 介导的 2C 样重编程与 CTCF 位点的 DNA 损伤有关，而 CTCF 耗尽会促进 2C 样转换。
Totipotent cells have the ability to generate embryonic and extra-embryonic tissues. Interestingly, a rare population of cells with totipotent-like potential, known as 2 cell (2C)-like cells, has been identified within ESC cultures. They arise from ESC and display similar features to those found in the 2C embryo. However, the molecular determinants of 2C-like conversion have not been completely elucidated. Here, we show that the CCCTC-binding factor (CTCF) is a barrier for 2C-like reprogramming. Indeed, forced conversion to a 2C-like state by the transcription factor DUX is associated with DNA damage at a subset of CTCF binding sites. Depletion of CTCF in ESC efficiently promotes spontaneous and asynchronous conversion to a 2C-like state and is reversible upon restoration of CTCF levels. This phenotypic reprogramming is specific to pluripotent cells as neural progenitor cells do not show 2C-like conversion upon CTCF-depletion. Furthermore, we show that transcriptional activation of the ZSCAN4 cluster is necessary for successful 2C-like reprogramming. In summary, we reveal an unexpected relationship between CTCF and 2C-like reprogramming. Embryos at the 2-cell (2C) stage are totipotent, and overexpression of Dux transcription factor convert embryonic stem cells (ESCs) to a 2C-like state. Here the authors show that DUX-mediated 2C-like reprogramming is associated with DNA damage at CTCF sites and CTCF depletion promotes 2Clike conversion.
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