Identificación de nuevos factores de transcripción involucrados en hipertrofia cardíaca a través de la construcción de redes de regulación transcripcional humanas

Abstract

La insuficiencia cardíaca (IC) es un estado donde el corazón no bombea suficiente sangre al organismo. El desarrollo de IC está precedido por la hipertrofia cardíaca (HC), una respuesta adaptativa, caracterizada por el aumento del tamaño de los cardiomiocitos. De los estímulos que llevan a HC, destacan mediadores como la norepinefrina (NE), los cuales activan una respuesta transcripcional a escala global regulada por factores de transcripción (FT) maestros. (p. ej. NFAT, GATA4, MEF2). Considerando la escala de la respuesta transcripcional, hipotetizamos que FT adicionales podrían estar participando en esta respuesta compleja. Utilizando una aproximación de biología de sistemas generamos una red de regulación transcripcional (TRN) a escala global humana para identificar nuevos FT involucrados en HC/IC. Primero, seleccionamos artículos y bases de datos para consolidar una TRN humana templado que contuviera interacciones FT-FT y FT-gen blanco. Segundo, analizamos ensayos de expresión génica (RNA-seq) de IC para obtener genes diferencialmente expresados. Al integrar los datos de expresión a la red humana, construimos una TRN de respuesta a IC. Interesantemente, la red incorporó FT involucrados en HC/IC junto con FT no caracterizados, seleccionando a BCL6 y SREBF1 como potenciales nuevos reguladores. Para estudiar la expresión de BCL6 y SREBF1 en HC, realizamos ensayos de RT-qPCR en cardiomiocitos ventriculares de rata neonata (NRVM) tratados con NE (20 μM, 48 h); observando un incremento en el mRNA de BCL6 y SREBF1, correlacionado con la inducción de genes marcadores de HC (ANP, BNP y β-MHC1), y de FT de respuesta a IC (ATF4, NFATc4 and XBP1sp). De manera interesante, el silenciamiento de BCL6 logró atenuar la inducción de ANP y BNP en el modelo de NRVM estimulados con NE. Esta es el primera descripción de una TRN humana de respuesta a IC, un modelo de regulación que permite identificar nuevos FT que participan en HC. Adicionalmente, esta es la primera vez que describe la función de BCL6 en el contexto de HC/IC. Finalmente, los resultados obtenidos sugieren que BCL6 podría ejercer un rol pro-hipertrófico en nuestro modelo in vitro de HC inducida por NE

Heart failure (HF) is a complex condition where the heart cannot pump enough blood to the body. HF onset is preceded by cardiac hypertrophy (CH), an adaptative response to the increased workload characterized by an increase in cardiomyocyte size. Cardiac stressors such as Norepinephrine (NE) activate a global transcriptional response, controlled by different signaling cascades of master transcription factors (TFs, e.g., NFAT, GATA4, MEF2). However, considering the global scale of this transcriptional reprogramming we hypothesized that additional TFs could be involved in this complex transcriptional response. Using a systems biology approach, we build a human genome-scale transcriptional regulatory network (TRN) to identify novel TF involved in CH/HF. First, we selected different public articles and databases to consolidate a human TRN template that comprises TF-TF and TF-gene interactions. Second, we analyze public human HF transcriptomic datasets (RNA-seq) to obtain differentially expressed genes. By integrating HF global gene expression into the human TRN, we generate a model of HF-response TRN. Interestingly, the network contains several TF involved in CH/HF in addition to novel uncharacterized factors, selecting BCL6 and SREBF1 as putative new regulators. To study BCL6 and SREBF1 transcriptional response under a CH condition, we performed RT-qPCR in neonatal rat cardiomyocytes (NRVM) treated with NE (20 μM, 48 h). We observed an increase in BCL6 and SREBF1 mRNA levels, correlated with the overexpression of classical hypertrophy marker genes (ANP, BNP, and β-MHC1), and HF-response TFs (ATF4, NFATc4, and XBP1sp). Moreover, a siRNA knockdown of BCL6 ameliorated the overexpression of ANP and BNP on NRVM treated with NE. This is the first report showing a human TRN for HF, a model capable of identifying interesting new TF involved in CH. Furthermore, this is the first report describing the BCL6 function in CH/HF context. Finally, our results suggest that BCL6 may exert a pro-hypertrophic role on the NE-induced CH in vitro model