Transcriptional regulation of neurogenesis by the proneural factor Ascl1

Abstract

This project aims to provide a better understanding of the transcriptional regulation of neurogenesis by the proneural factor Ascl1. The first genome-wide characterization of Ascl1 transcriptional program in the embryonic mouse brain was performed by ChIP-chip. However, the restriction to proximal promoter regions, excluding genes bound by Ascl1 to distal enhancers, and the need to validate the model with a more robust experimental approach, prompted the use of ChIP-seq. Genome-wide mapping of Ascl1 binding sites with higher resolution, reveals 3054 high confidence binding regions in ventral telencephalon. The chromatin states of genomic regions associated with Ascl1 recruitment were also characterised, concluding that these bear marks of distal enhancers, but also proximal promoter regions. Further integration of expression profiling data from Ascl1 LoF experiments identifies 643 target genes. Results from functional annotation of these targets corroborate previous findings, showing that Ascl1 coordinates neurogenesis by regulating a large number of target genes with a wide variety of biological functions, and associated with different stages of neurogenesis. Additional investigations should address how Ascl1 coordinates this complex transcriptional program along the neuronal lineage. This could explore a possible crosstalk with the Notch program, taking advantage of the 105 regulatory regions identified where Ascl1 is co-recruited by RBPJ, as assessed by ChIP-seq.

O objetivo principal deste projeto consiste em compreender melhor a regulação transcricional da neurogénese pelo fator proneural Ascl1. A primeira caracterização à escala do genoma do programa de transcrição do Ascl1 no cérebro de embriões de ratinho foi realizada pela técnica de ChIP-chip. No entanto, a restrição a regiões próximas do promotor, com exclusão de genes ligados pelo Ascl1 a distal enhancers, e a necessidade de validar o modelo com uma abordagem experimental mais robusta, motivou o recurso à técnica de ChIP-seq. A análise de localização, com alta resolução, ao longo de todo o genoma para sítios de ligação do Ascl1, revelou 3054 regiões de ligação de elevada confiança no telencéfalo do ratinho. De seguida, caracterizaram-se os chromatin states de regiões genómicas associadas com o recrutamento do Ascl1. Desta análise conclui-se que estas regiões possuem marcas de distal enhancers, mas também de regiões próximas do promotor. A posterior integração de perfis de expressão em experiências de perda-de-função para o Ascl1 identificou 643 genes alvo. Os resultados da anotação funcional desses alvos corroboram as conclusões anteriormente publicadas, mostrando que o Ascl1 coordena a neurogénese através da regulação de um grande número de genes alvo, com uma ampla diversidade de funções biológicas, associados a diferentes fases da neurogénese. Estudos futuros deem abordar de que forma o Ascl1 coordena este programa de transcrição complexo ao longo da linhagem neuronal. Tal poderia explorar um possível crosstalk com o programa Notch, tirando partido das 105 regiões regulatórias identificadas por ChIP-seq, onde o Ascl1 é co-recrutado pelo RBPJ.