Estudo dos reguladores de m6A en ARN en envellecemento acelerado e no rexuvenecemento mediante reprogramación somática celular

Abstract

[GLG] Este traballo de fin de grao céntrase no estudo dos reguladores epitranscritómicos da modificación N6-metiladenosina (m⁶A) no ARN, un mecanismo clave no control post-transcricional da expresión xénica. A investigación aborda dúas situacións biolóxicas contrapostas: o envellecemento acelerado, a través do modelo da síndrome de proxeria de Hutchinson-Gilford (HGPS), e o rexuvenecemento celular, mediante reprogramación somática a células nai pluripotentes inducidas (iPSCs).

Na primeira parte do estudo, realizouse unha análise bioinformática dun conxunto de datos transcriptómicos de fibroblastos de rato homocigotos para a expresión de proxerina. Mediante ferramentas como BioJupies e Morpheus, examinouse a expresión dos xenes Mettl3, Mettl14, Mettl16, Fto e Alkbh5. Non se observaron cambios significativos entre as condicións proxéricas e control, indicando que a regulación funcional destas encimas podería non depender exclusivamente da súa expresión transcricional.

Na segunda parte, levouse a cabo un estudo in silico da expresión dos reguladores de m6A empregando datos de secuenciación masiva publicados de reprogramación celular somática, así como un modelo experimental de reprogramación celular somática infectando fibroblastos de rato cun vector lentiviral que expresa os factores de Yamanaka (OKSM). Observouse que os niveis de expresión de Mettl3 e Mettl14 aumentan progresivamente durante o proceso. Ademáis, mediante a interferencia de Mettl3 con shARN, observouse unha diminución na eficiencia da reprogramación, evidenciada pola redución de células positivas para Nanog.

En conxunto, os resultados indican que os reguladores da m⁶A non están transcricionalmente alterados en proxeria, pero parecen xogar un papel no establecemento do estado pluripotente. Estes achados sitúan a metilación de ARN como un factor clave no control da identidade celular e na determinación da idade celular, abrindo novas posibilidades para investigacións en terapias anti-envellecemento e rexenerativas.

[SPA] Este trabajo de fin de grado se centra en el estudio de los reguladores epitranscriptómicos de la modificación N6-metiladenosina (m⁶A) en el ARN, un mecanismo clave en el control post-transcripcional de la expresión génica. La investigación aborda dos situaciones biológicas contrapuestas: el envejecimiento acelerado, a través del modelo del síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford (HGPS), y el rejuvenecimiento celular, mediante la reprogramación somática a células madre pluripotentes inducidas (iPSCs).

En la primera parte del estudio se analizó un conjunto de datos transcriptómicos de fibroblastos de ratón homocigotos para la expresión de progerina, utilizando herramientas bioinformáticas como BioJupies y Morpheus. No se observaron cambios significativos en la expresión de Mettl3, Mettl14, Mettl16, Fto y Alkbh5 entre las condiciones control y HGPS, sugiriendo que su regulación funcional podría no depender de su expresión transcripcional.

En la segunda parte, se llevó a cabo un estudio in silico de la expresión de los reguladores de m6A utilizando datos de secuenciación masiva publicados sobre la reprogramación celular somática, así como un modelo experimental de reprogramación celular somática mediante la infección de fibroblastos de ratón con un vector lentiviral que expresa los factores de Yamanaka (OKSM). Se observó que los niveles de expresión de Mettl3 y Mettl14 aumentan progresivamente durante el proceso. Además, mediante la interferencia de Mettl3 con shARN, se observó una disminución en la eficiencia de la reprogramación, evidenciada por la reducción de células positivas para Nanog.

En conjunto, los resultados indican que los reguladores de m⁶A no están alterados transcripcionalmente en la progeria, pero parecen desempeñar un papel en el establecimiento del estado pluripotente. Estos hallazgos sitúan a la metilación del ARN como un factor clave en el control de la identidad celular y en la determinación de la edad celular, abriendo nuevas posibilidades para investigaciones en terapias antienvejecimiento y regenerativas.

[ENG] This undergraduate thesis focuses on the study of epitranscriptomic regulators of the N6-methyladenosine (m⁶A) modification in RNA, a key mechanism in the post-transcriptional control of gene expression. The research addresses two opposing biological scenarios: accelerated aging, using the Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) model, and cellular rejuvenation, through somatic reprogramming into induced pluripotent stem cells (iPSCs).

In the first part of the study, a transcriptomic dataset from mouse fibroblasts homozygous for progerin expression was analyzed using bioinformatic tools such as BioJupies and Morpheus. The expression levels of Mettl3, Mettl14, Mettl16, Fto, and Alkbh5 showed no significant differences between HGPS and control samples. This suggests that the functional regulation of these enzymes may not rely solely on transcriptional expression.

In the second part, an in silico study of the expression of m6A regulators was conducted using publicly available high-throughput sequencing data from somatic cell reprogramming, as well as an experimental model of somatic cell reprogramming by infecting mouse fibroblasts with a lentiviral vector expressing the Yamanaka factors (OKSM). It was observed that the expression levels of Mettl3 and Mettl14 progressively increase during the process. Furthermore, knockdown of Mettl3 using shRNA resulted in reduced reprogramming efficiency, as evidenced by a decrease in Nanog-positive cells.

Altogether, the results indicate that m⁶A regulators are not transcriptionally altered in progeria, but they appear to play a role in establishing the pluripotent state. These findings position RNA methylation as a key factor in the control of cell identity and in the regulation of cellular aging, opening new avenues for research into anti-aging and regenerative therapies.