Estrogen Induces Global Reorganization of Chromatin Structure in Human Breast Cancer Cells

Abstract

In the cell nucleus, each chromosome is confined to a chromosome territory. This spatial organization of chromosomes plays a crucial role in gene regulation and genome stability. An additional level of organization has been discovered at the chromosome scale: the spatial segregation into open and closed chromatins to form two genome-wide compartments. Although considerable progress has been made in our knowledge of chromatin organization, a fundamental issue remains the understanding of its dynamics, especially in cancer. To address this issue, we performed genome-wide mapping of chromatin interactions (Hi-C) over the time after estrogen stimulation of breast cancer cells. To biologically interpret these interactions, we integrated with estrogen receptor (ERα) binding events, gene expression and epigenetic marks. We show that gene-rich chromosomes as well as areas of open and highly transcribed chromatins are rearranged to greater spatial proximity, thus enabling genes to share transcriptional machinery and regulatory elements. At a smaller scale, differentially interacting loci are enriched for cancer proliferation and estrogen-related genes. Moreover, these loci are correlated with higher ERα binding events and gene expression. Taken together these results reveal the role of a hormone - estrogen - on genome organization, and its effect on gene regulation in cancer.

Heat stress: A risk factor for skin carcinogenesis

“…In response to genotoxic stress, particularly UV-induced DNA damage, the levels of p53 protein increase, which determines either a transient arrest of cell cycle progression or triggers apoptosis (Brash, 2006;Chipuk and Green, 2004). The p53 protein can activate agents of the cell cycle checkpoints, controlling their activity, to primarily induce a transient arrest at a specific stage of the cell cycle (Andersen, 2015;Geranton and Tochiki, 2015;Mourad et al, 2014). There are two well-known p53-regulated checkpoints at which DNA damage is monitored (Figure 1.3)-, the G1/S transition checkpoint, which prevents replication of damaged DNA, and the G2/M transition, at which stage cell cycle is inhibited in response to persistent DNA damage and/or incompletely replicated DNA (Harris and Levine, 2005).…”

Distribuição Física De Genes No Cromossomo Como Método De Diagnóstico

“…Mudanças na estrutura do DNA, translocações e mudanças na distribuição espacial dos genes modificam completamente características importantes de controle de replicação e capacidade de apoptose, gerando uma reação em cadeia de replicação que proporciona uma infinidade de problemas para o organismo multicelular (MEAterísticas e estado da célula (MOURAD et al, 2014;BURLA et al, 2016;MEABURN, 2016).…”

“…Assim teremos uma forte e promissora fonte de informações no estado e processos patológicos das células (BURLA et al, 2016;MOURAD et al, 2014;MEABURN et al, 2009). co variaram demonstrando-se promissores com apenas uma divergência (Figura 5 A).…”

“…Outra vantagem nessa abordagem é que o método utilizado para a determinação da posição espacial de genes no núcleo é o FISH (Fluorescent In Situ Hybridization) (Figura 5 B e C), já utilizado em clínicas de diagnóstico em muitos países, o que facilitaria sua implantação sem uma mudança drástica de infraestrutura (MEABURN, 2016;MOURAD et al, 2014). Esses estudos vêm como uma alternativa promissora, uma vez que alguns demonstram acurácia de 66 a 100% para algumas combinações de genes.…”

“…É difícil definir ao certo e quantificar o número BURN, 2016;MOURAD et al, 2014;MEABURN et al, 2009). Muitos estudos estão sendo conduzidos visando mapear as mudanças na distribuição dos genes que ocorrem entre uma célula sadia e uma doente, além de visar a criação de biomarcadores para diferenciar uma célula de um tumor benigno de uma célula maligna.…”