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Breaking boundaries: Pan BETi disrupt 3D chromatin structure, BD2-selective BETi are strictly epigenetic transcriptional regulators - 18/06/22

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.113230 
Laura M. Tsujikawa a , Olesya A. Kharenko a, 1 , Stephanie C. Stotz a, 1 , Brooke D. Rakai a , Christopher D. Sarsons a , Dean Gilham a , Sylwia Wasiak a , Li Fu a , Michael Sweeney b , Jan O. Johansson b , Norman C.W. Wong a , Ewelina Kulikowski a,
a Resverlogix Corporation, Suite 300, 4820 Richard Road SW, Calgary, AB T3E 6L1, Canada 
b Resverlogix Corporation, Suite 4010, 44 Montgomery Street, San Francisco, CA 94104, USA 

Corresponding author.

Abstract

Background

Bromodomain and extraterminal proteins (BETs) are more than just epigenetic regulators of transcription. Here we highlight a new role for the BET protein BRD4 in the maintenance of higher order chromatin structure at Topologically Associating Domain Boundaries (TADBs). BD2-selective and pan (non-selective) BET inhibitors (BETi) differentially support chromatin structure, selectively affecting transcription and cell viability.

Methods

Using RNA-seq and BRD4 ChIP-seq, the differential effect of BETi treatment on the transcriptome and BRD4 chromatin occupancy of human aortic endothelial cells from diabetic patients (dHAECs) stimulated with TNFα was evaluated. Chromatin decondensation and DNA fragmentation was assessed by immunofluorescence imaging and quantification. Key dHAEC findings were verified in proliferating monocyte-like THP-1 cells using real time-PCR, BRD4 co-immunoprecipitation studies, western blots, proliferation and apoptosis assays.

Findings

We discovered that 1) BRD4 co-localizes with Ying-Yang 1 (YY1) at TADBs, critical chromatin structure complexes proximal to many DNA repair genes. 2) BD2-selective BETi enrich BRD4/YY1 associations, while pan-BETi do not. 3) Failure to support chromatin structures through BRD4/YY1 enrichment inhibits DNA repair gene transcription, which induces DNA damage responses, and causes widespread chromatin decondensation, DNA fragmentation, and apoptosis. 4) BD2-selective BETi maintain high order chromatin structure and cell viability, while reducing deleterious pro-inflammatory transcription.

Interpretation

BRD4 plays a previously unrecognized role at TADBs. BETi differentially impact TADB stability. Our results provide translational insight for the development of BETi as therapeutics for a range of diseases including CVD, chronic kidney disease, cancer, and COVID-19.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




ga1

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Highlights

BRD4 co-localizes with YY1 at TADBs.
BD2-selective BETi treatment enriches BRD4/YY1 interactions; pan BETi do not.
BD2-selective BETi do not alter the transcription of DNA repair genes near TADBs.
Only pan-BETi disrupt DNA damage responses, chromatin structure and cell viability.
Both pan and BD2-selective BETi reduce deleterious pro-inflammatory gene expression.

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Abbreviations : BETs, TADBS, BETi, dHAECs, YY1

Keywords : BET inhibitors, BRD4, YY1, Chromatin structure, TAD boundaries, DNA repair


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Vol 152

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