Nucleus-cytoskeleton communication impacts on OCT4-chromatin interactions in embryonic stem cells
Juan José Romero,
María Cecilia De Rossi,
Camila Oses,
Camila Vázquez Echegaray,
Paula Verneri,
Marcos Francia,
Alejandra Guberman,
Valeria Levi
Affiliations
Juan José Romero
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
María Cecilia De Rossi
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Camila Oses
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Camila Vázquez Echegaray
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Paula Verneri
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Marcos Francia
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Alejandra Guberman
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Valeria Levi
Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN), CONICET-Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Abstract Background The cytoskeleton is a key component of the system responsible for transmitting mechanical cues from the cellular environment to the nucleus, where they trigger downstream responses. This communication is particularly relevant in embryonic stem (ES) cells since forces can regulate cell fate and guide developmental processes. However, little is known regarding cytoskeleton organization in ES cells, and thus, relevant aspects of nuclear-cytoskeletal interactions remain elusive. Results We explored the three-dimensional distribution of the cytoskeleton in live ES cells and show that these filaments affect the shape of the nucleus. Next, we evaluated if cytoskeletal components indirectly modulate the binding of the pluripotency transcription factor OCT4 to chromatin targets. We show that actin depolymerization triggers OCT4 binding to chromatin sites whereas vimentin disruption produces the opposite effect. In contrast to actin, vimentin contributes to the preservation of OCT4-chromatin interactions and, consequently, may have a pro-stemness role. Conclusions Our results suggest roles of components of the cytoskeleton in shaping the nucleus of ES cells, influencing the interactions of the transcription factor OCT4 with the chromatin and potentially affecting pluripotency and cell fate.