New insights into the role of oxidized histone H3 in heterochromatin

Abstract

Oxidation of histone H3 (H3K4ox) by lysyl oxidase-like 2 (LOXL2) is important in triple-negative breast cancer (TNBC) cells to generate compacted heterochromatin regions. However, the molecular mechanisms by which it establishes chromatin compaction have not yet been characterized. In this thesis, we found that LOXL2 interacts with RUVBL1, RUVBL2, BAF53A, and DMAP1, which are proteins that form complexes involved in the exchange of the histone variant H2A.Z. Genome-wide experiments showed that H2A.Z, RUVBL2, and H3K4ox colocalize in heterochromatin regions in TNBC cells. Moreover, we demonstrated that oxidation of histone H3 is linked to DDB1 recruitment to chromatin and the ubiquitination of H2A through RBX1. Interestingly, the interplay between these series of events is required to maintain H3K4ox-enriched heterochromatin regions. Loss of H3K4ox decreases the levels of H3K9me3 and alters chromatin compaction, thereby compromising the oncogenic properties of TNBC cells. Our data revealed a direct link between H3K4ox maintenance, chromatin compaction, and tumorigenic capacities and suggest novel potential targets for cancer therapy.

L’oxidació de la histona H3 (H3K4ox) per la lisil-oxidasa 2 (LOXL2) és important en les cèl·lules de càncer de mama triple-negatives (TNBC) per generar regions d’heterocromatina compactades. Tot i així, els mecanismes moleculars mitjançant els quals s’estableix la compactació de la cromatina encara no han estat caracteritzats. En aquesta tesi, hem demostrat que la LOXL2 interacciona amb RUVBL1, RUVBL2, BAF53A i DMAP1, proteïnes que formen complexes implicats en l’intercanvi de la variant d’histona H2A.Z. Experiments de seqüenciació del genoma van demostrar que l’H2A.Z, el RUVBL2 i la H3K4ox co-localitzen a les regions d’heterocromatina a les cèl·lules TNBC. A més, hem trobat que l’oxidació de la histona H3 està associada amb el al reclutament de DDB1 a la cromatina i a la ubiqüitinació de l’H2A a través de RBX1. Curiosament, la interacció entre aquesta sèrie d'esdeveniments és necessària per mantenir les regions heterocromatina enriquides amb H3K4ox. La pèrdua d’H3K4ox disminueix els nivells de H3K9me3 i altera la compactació de la cromatina, tot comprometent les propietats oncogèniques de les cèl·lules TNBC. Les nostres dades revelen una relació directa entre el manteniment de l’H3K4ox, la compactació de la cromatina i les capacitats tumorigèniques, així com suggereixen noves dianes potencials per a la teràpia contra el càncer.