Polycomb RING1B complexes in hematopoietic cells

Abstract

[EN] RING1A and RING1B paralogous proteins are part of the heterodimeric RING finger-type E3 ligases present in type I Polycomb Repressive Complexes (PRC1). They are responsible for the monoubiquitylation of histone H2A that correlates with the transcriptional repression of PRC1 targets. PRC1 are biochemically heterogeneous entities which have RING1A/RING1B as core components present in all of their forms. PRC1 complexes are grouped into canonical and non-canonical complexes depending on subunits content and therefore functionally distinct. The known biochemical heterogeneity and regulatory complexity of PRC1 assemblies arises from cell types departed (tumoral established lines) from in vivo cells. We thus asked how faithfully the accepted PRC1 complexes represent those extant in non- or less-altered cell types. For this purpose, we set up an experimental system to investigate PRC1 within the hematopoietic compartment, in primary cells of different lineage and/or different stage of maturation. We used a mouse line that expresses a RING1B variant that can be biotinylated by a ubiquitously expressed prokaryotic biotin ligase. The biotinylatable RING1B, knocked-in at the RING1B locus, is subject to the same controls as the endogenous gene, thus representing a situation as close to the physiological state as possible. Selected hematopoietic cell types obtained from these mice, and ex-vivo expanded populations of progenitors were used to prepare nuclear extracts from which RING1B and associated proteins were isolated using streptavidin beads. We found that levels of PRC1 subunits change from one cell type to another. Our results show that RING1A and RING1B segregate, for the most part, into different complexes. Likewise, the differences in distribution of PRC1 subunits throughout density gradients vary with cell types, without a perceivable pattern. During our attempts of studying the content of PRC1 subunits in RING1B complexes, we found that PRC1 assemblies in hematopoietic cells are more unstable than complexes in the cell lines commonly used. In summary, the data point at the presence of complexes of heterogeneous composition related to different maturation stages and different of the nowadays accepted, paradigmatic PRC1.

[ES] Las proteina ligasas E3 de la clase I de complejos represivos Polycomb (PRC1) son heterodímeros de proteínas que siempre contienen o RING1A o su homólogo RING1B. La actividad protein ligasa de PRC1 es responsable de la monoubiquitinación de la histona H2A. Los complejos PRC1 son entidades bioquímicamente heterogéneas, agrupándose en dos grandes categorías, canónica y no canónica, definidas por capacidades que más allá de la modificación de H2A, presentan funciones exclusivas. La mayor parte del conocimiento actual sobre complejos PRC1 deriva de estudios con líneas celulares establecidas a partir de tumores o tipos celulares singulares, como las células madre embrionarias que, en conjunto, difieren de los tipos celulares que se encuentran in vivo. Nosotros nos hemos preguntado si lo que conocemos de PRC1 es una fiel representación de células no alteradas como las que pueden encontrarse in vivo o con alteraciones mínimas. Para ello diseñamos un sistema experimental para estudiar PRC1 en células primarias de diferente linaje y/o diferente estado de maduración dentro del compartimento hematopoyético. El sistema se basa en una línea de ratones genéticamente manipulados para conseguir la expresión de una forma de RING1B que se puede biotinilar endógenamente y, de esta manera, aislarse con facilidad mediante el uso de bolas con estreptavidina inmovilizada. Como la variante de RING1B resulta de la modificación del gen endógeno, se puede esperar que tanto su regulación como sus niveles se asemejen a los del producto del gen salvaje, es decir, las condiciones extremadamente próximas a las fisiológicas. Varios tipos celulares hematopoyéticos seleccionados asì como sus derivados expandidos ex-vivo se utilizaron para la preparación de extractos en los que determinamos niveles de subunidades PRC1 y sus asociaciones en complejos. Hemos encontrado que la expresión de subunidades varía con el tipo celular y que sus niveles disminuyen, en células primarias con la diferenciación. También vemos que la mayoría de los complejos que contienen RING1B son independientes de los que contienen RING1A, lo que sugiere diferencias funcionales no anticipadas, dada la redundancia de parálogos identificados. Al aislar complejos que contienen RING1B, hemos observado que las distintas subunidades PRC1 se asocian entre sí y a RING1B con afinidades mucho menores que las mostradas en complejos de células de líneas establecidas. Junto a la diversidad relacionada con el estado de maduración, estos estudios apuntan a la presencia de complejos parcialmente distintos de los que constituyen el actual paradigma PRC1.