Web of Science: 14 citas, Scopus: 14 citas, Google Scholar: citas,
A multiscale model of epigenetic heterogeneity-driven cell fate decision-making
Folguera Blasco, Núria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Matemàtiques)
Pérez Carrasco, Rubén (University College London. Department of Mathematics)
Cuyàs, Elisabet (Institut d'Investigació Biomèdica de Girona)
Menendez, Javier A. (Institut d'Investigació Biomèdica de Girona)
Alarcón Cor, Tomás (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Matemàtiques)
Universitat Autònoma de Barcelona. Centre de Recerca Matemàtica

Fecha: 2019
Resumen: The inherent capacity of somatic cells to switch their phenotypic status in response to damage stimuli in vivo might have a pivotal role in ageing and cancer. However, how the entryexit mechanisms of phenotype reprogramming are established remains poorly understood. In an attempt to elucidate such mechanisms, we herein introduce a stochastic model of combined epigenetic regulation (ER)-gene regulatory network (GRN) to study the plastic phenotypic behaviours driven by ER heterogeneity. To deal with such complex system, we additionally formulate a multiscale asymptotic method for stochastic model reduction, from which we derive an efficient hybrid simulation scheme. Our analysis of the coupled system reveals a regime of tristability in which pluripotent stem-like and differentiated steady-states coexist with a third indecisive state, with ER driving transitions between these states. Crucially, ER heterogeneity of differentiation genes is for the most part responsible for conferring abnormal robustness to pluripotent stem-like states. We formulate epigenetic heterogeneity-based strategies capable of unlocking and facilitating the transit from differentiation- refractory (stem-like) to differentiation-primed epistates. The application of the hybrid numerical method validates the likelihood of such switching involving solely kinetic changes in epigenetic factors. Our results suggest that epigenetic heterogeneity regulates the mechanisms and kinetics of phenotypic robustness of cell fate reprogramming. The occurrence of tunable switches capable of modifying the nature of cell fate reprogramming might pave the way for new therapeutic strategies to regulate reparative reprogramming in ageing and cancer.
Nota: Altres ajuts: Obra Social La Caixa Foundation on Collaborative Mathematics awarded to the Centre de Recerca Matemàtica
Nota: Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Nota: Número d'acord de subvenció MINECO/MTM2015-71509-C2-1-R
Nota: Número d'acord de subvenció AGAUR/2014/SGR-1307
Nota: Número d'acord de subvenció MINECO/MDM2014-0445
Nota: Número d'acord de subvenció MINECO/SAF2016-80639-P
Nota: Número d'acord de subvenció AGAUR/2014/SGR-229
Nota: Número d'acord de subvenció FIS/CD15/00033
Derechos: Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original. Creative Commons
Lengua: Anglès
Documento: article ; recerca ; publishedVersion
Materia: Aging ; Cellular reprogramming ; Computational biology ; Epigenesis ; Genetic ; Gene regulatory networks ; Humans ; Models biological ; Neoplasms ; Phenotype
Publicado en: PLoS computational biology, Vol. 15, Issue 4 (April 2019) , art. e1006592, ISSN 1553-7358

DOI: 10.1371/journal.pcbi.1006592
PMID: 31039148

27 p, 3.0 MB

El registro aparece en las colecciones:
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados

 Registro creado el 2020-06-03, última modificación el 2020-08-02

   Favorit i Compartir