Construcción del Mecanoma e identificación de rutas de remodelado de matriz extracelular por cribado de ARNi alto contenido

Resumen

La homeostasis celular y tisular requiere un control preciso y dinámico de la arquitectura y composición de la Matriz Extracelular (ECM). En el remodelado de la ECM, célula y ECM se encuentran en una interacción recíproca, donde las fuerzas mecánicas juegan un papel fundamental. El remodelado biomecánico de la ECM no sólo es un proceso fisiológico esencial, sino también un factor asociado a un creciente número de trastornos incluyendo desmoplasia tumoral y fibrosis. Pese a los avances en técnicas de medición e interpretación de la adaptación celular a estímulos mecánicos, la comprensión global de las interacciones genéticas que controlan la mecanotransducción (MT) y su contribución a procesos biológicos específicos, como el remodelado de la ECM, es todavía limitado. Mediante la combinación de bases de datos complementarias y una revisión exhaustiva de la literatura, hemos elaborado una lista de genes vinculados a la MT, el Mecanoma, con el objetivo de proporcionar un recurso para la exploración sistemática de los principios por los que el genoma codificante determina la interacción entre célula y estímulos mecánico. El desarrollo de un parámetro específico con poder discriminatorio estadístico, el “MechanoScore”, ha sido una herramienta clave que permite clasificar genes según su respuesta en diversas bases de datos sobre mecanoadaptación celular. El análisis de agrupamiento en bases de datos permitió identificar grupos de genes según su comportamiento común en respuesta a estímulos mecánicos en modelos de función fisiológica similar. El análisis integrado de datos transcriptómicos estableció el mecano-transcriptoma, una subcolección de 2673 genes que asocia la respuesta celular al estímulo mecánico, la cual fue completada con subcolecciones curadas de la literatura para construir el Mecanoma, una colección de 3077 genes que pueden ser clasificados conforme a su “MechanoScore” y subdivididos de acuerdo con las condiciones de los modelos experimentales específicos. Se llevó a cabo un cribado de alto contenido (HCS) mediante RNAi de la librería “Mecanoma-HCS”, la cual se compone de 1588 genes extraídos del Mecanoma, para evaluar su papel en el remodelado de ECM mediado por fibroblastos utilizando un análisis propio, automatizado, multiparamétrico y basado en imagen sobre la Fibrilogénesis de FN, la organización citoesquelética de actina y la ruta de TGF-β. Un total de 67 candidatos a reguladores bona fide del remodelado de ECM fueron identificados por su papel en el remodelado de ECM robusto y significativo; lo cual contribuyó a establecer las principales rutas de señalización que controlar el remodelado de ECM, siendo estas Rho GTPasas y la dinámica de actina, TGF-β, MT vía YAP, el metabolismo de purinas, y el procesamiento de ARN. Este estudio, no solo contribuye con estas nuevas herramientas a la futura investigación de las vías de MT, también arroja luz en la mecanoadaptación celular a nivel de sistemas en el contexto de su relevancia en el remodelado de ECM y revela nuevas oportunidades para desvelar los mecanismos biomecánicos que participan en diferentes patologías, incluyendo la formación de tumores y enfermedades fibróticas.