Para lograr la expresión coordinada de genes en tiempo y en espacio es necesario coordinar de manera precisa la acción de factores de transcripción, co-factores y remodeladores de la estructura de la cromatina. Procesos tales como la diferenciación, la proliferación, senescencia y muerte celular son guiados por la acción de estos factores pero además ocurren en el contexto de la organización del genoma en cromatina, una estructura altamente sofisticada que se remodela en respuesta a un gran número de señales extra- e intra-celulares. Nuestro grupo de investigación ha adoptado al conjunto de genes alfa-globina de pollo como un sistema modelo para el estudio de la regulación diferencial de la transcripción de sus genes, en estrecha relación con cambios regulados en su estructura de la cromatina. Este locus abarca una región genómica de más de 60 kilo bases y se compone por un gen embrionario pi y dos genes adultos alfaD y alfaA responsables de la síntesis de la cadena alfa de la hemoglobina, molécula responsable del transporte de oxígenos en vertebrados. A lo largo de los años hemos disecado diversos mecanismos de regulación, mayoritariamente en etapas adultas del desarrollo y terminales de la diferenciación eritroide. En esta nueva propuesta deseamos estudiar varios procesos vinculados a la regulación epigenética de este locus en etapas tempranas de la diferenciación eritroide. De esta forma proponemos que la relación entre procesos genéticos y epigenéticos son imprescindibles para establecer, desde su origen, un contexto cromatínico adecuado que permita la expresión regulada de los genes alfa-globina. Para poder abordar este problema proponemos tres objetivos principales: 1) Establecer un sistema de estudio de la hematopoyesis y eritropoyesis del pollo a través de aislar y cultivar células madre embrionarias de pollo; 2) Investigar la contribución a la regulación genética y epigenética del dominio por parte de los factores nucleares ATRX y CTCF y 3) Participación a nivel epigenético de los ARNs intergénicos no-codificantes durante la eritropoyesis temprana. Consideramos que la relevancia de la presente propuesta de investigación se centra, por un lado, en aislar células madre embrionarias pluripotentes de pollo para estudiar procesos, a nivel epigenético, que llevan a la expresión del gen embrionariopi y a la formación de una estructura de la cromatina óptima. Por otro lado, tanto en células madre como en las líneas celulares y cultivos primarios, continuaremos nuestro estudio sobre la contribución de factores de transcripción estrechamente vinculados con la organización del genoma y estructura de la cromatina, el papel de los ARNs intergénicos no-codificantes. Consideramos que esta propuesta es novedosa y original, y pretende contribuir al campo a través de la publicación de al menos dos artículos y la formación de tres estudiantes de doctorado.

Consideramos que la presente propuesta de proyecto de investigación nos permitirá realizar al menos 5 contribuciones en distintas áreas._x000D_ _x000D_ - La primera contribución tiene que ver con el aislar células madre pluripotentes de pollo. Nuestro objetivo es el de diferenciarlas hacia el linaje eritroide lo cual no se hecho anteriormente en células de pollo. A su vez, la obtención de células ES nos abrirá un campo de estudio muy amplio, en particular, para el estudio de procesos epigenéticos que participan en la diferenciación celular._x000D_ - La segunda contribución tiene que ver con profundizar y entender mejor cómo el factor nuclear multifuncional CTCF participa en la regulación de la expresión de los genes alfa-globina pero también a nivel de la organización de la cromatina del dominio._x000D_ - La tercera contribución involucra a la proteína ATRX la cual sabemos que en humanos, mutaciones en ATRX causan diversa patología entre las que se encuentra retraso mental, daño renal y, en particular, alfa-talasemias (anemias severas causadas por defectos en la expresión de los genes alfa-globina). Recordemos que ATRX tiene varias características estructurales que la vinculan con la cromatina a pesar de ello se sabe muy poco como actúa y cuales son sus blancos moleculares. Por lo tanto, estudiar a ATRX desde la perspectiva del locus alfa-globina de pollo y por otra parte, a nivel epigenómico mediante la definición de su distribución a lo largo de todo el genoma del pollo nos permitirá obtener datos relevantes que ayuden a entender su modo de acción._x000D_ - La cuarta contribución se relaciona con entender los mecanismos por los cuales ARN intergénicos no-codificantes (en nuestro caso el ARN no-codificante SDIT) regulan la estructura de la cromatina y transcripción de los genes alfa-globina de pollo. Este es uno de los aspectos más novedosos de nuestra propuesta y donde tenemos esperanza de realizar una contribución sobresaliente._x000D_ - Finalmente, nuestra quinta contribución tiene que ver con concretar nuestros estudios con la formación de recursos humanos (en particular estudiantes de doctorado) y por ende lograr que los estudiantes involucrados en estos proyectos obtengan el grado de doctor. Lo anterior va de la mano con la publicación de nuestras observaciones y estimamos que podremos publicar de 2 a 3 artículos. Relacionado también con lo anterior y como parte del entrenamiento académico de los estudiantes adscritos a nuestro grupo de investigación organizaremos actividades académicas, en particular, Tópicos Selectos (nivel maestría y doctorado) con temas afines a los proyectos de investigación de cada estudiante que además están planteados en la presente propuesta. _x000D_