Role of linker Histone H1 variants in cell proliferation, Chromatin Structure and Gene expression in breast cancer cells

Abstract

At least eleven histone H1 variants exist in mammalian somatic cells that bind to the linker DNA and stabilize the nucleosome particle contributing to higher order chromatin compaction. In addition of playing a structural role, H1 seems to be involved in the activation and repression of gene expression. It is not well known whether the different variants have specific roles or regulate specific promoters. We have explored this by inducible shRNA-mediated knock-down of each of the H1 variants in a human breast cancer cell line. Rapid inhibition of each H1 variant was not compensated by changes of expression of other variants. A different, reduced subset of genes is altered in each H1 knock-down. Interestingly, H1.2 depletion represses expression of a number of cell cycle genes. This is concomitant with a G1 arrest phenotype observed in this cell line. In addition, H1.2 depletion caused decreased global nucleosome spacing. These effects are specific of H1.2 depletion as they are not complemented by overexpression of other variants and they do not occur in knock-downs for the other variants. Moreover, H1.4 depletion caused cell death in T47D, being the first report of the essentiality of an H1 variant for survival in a human cell type. In addition to this, we have also investigated specificities of H1 subtypes location in particular promoters of interest in our laboratory, as well as specific interactions with other factors by generating HA-tagged H1 variant expressing cell lines.

Al menos once variantes de la histona H1 han sido identificadas en mamíferos, todas ellas se unen al ADN entre nucleosomas contribuyendo así, a la estabilización de la partícula nucleosómica y a la compactación de la cromatina en estructuras de alto orden. Además de jugar un papel estructural, H1 parece estar implicada en la activación y represión de la expresión génica. Se desconoce si las diferentes variantes de H1 tienen funciones específicas o regulan promotores específicos. Con el objetivo de investigar esta hipótesis se han generado líneas celulares que inhiben de forma inducible, mediante la tecnología de ARN interferente, la expresión de cada una de las variantes de forma específica. La inhibición de cada una de las variantes no es compensada por cambios en la expresión del resto de subtipos. Distintos grupos de genes resultan alterados con la depleción de cada una de las variantes de H1. La inhibición de H1.2 reprime la expresión de una serie de genes de ciclo celular, correlacionando con un fenotipo de arresto celular en fase G1 observado en esta línea. Además, la inhibición de H1.2 causa una disminución global del espaciamiento entre nucleosomas. Todos estos efectos parecen ser específicos para la falta de H1.2 ya que no son complementados por la sobreexpresión de otras variantes. Por otro lado, la inhibición de H1.4 causa muerte celular en T47D. Ésta es la primera vez que se describe que una variante de H1 es esencial para la supervivencia de una línea celular humana.<br/>En un segundo plano, se han construido líneas celulares con expresión de las variantes de H1 fusionadas al péptido HA, con el objetivo de estudiar la especificidad de su localización en promotores de interés para el grupo, así como interacciones específicas con otros factores celulares.