SCOPUS
SCIE
Histone acetylation together with DNA demethylation empowers higher plasticity in adipocytes to differentiate into osteoblasts
저자
Cho, Young-Dan ; Kim, Bong-Su ; Kim, Woo-Jin ; Kim, Hyun-Jung ; Baek, Jeong-Hwa ; Woo, Kyung-Mi ; Seol, Yang-Jo ; Ku, Young ; Ryoo, Hyun-Mo
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2020
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
-
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Bone regeneration has been a challenge for both researchers and clinicians. In the field of tissue engineering, much effort has been made to identify cell sources including stem cells. The present study aimed to induce trans-differentiation from adipocytes to osteoblasts using epigenetic modifiers; 5-aza-dC and/or trichostatin-A (TSA). 3 T3-L1 preadipocytes were treated with TSA (100 nM) and then with Wnt3a (50 ng/ml). Microscopic observation showed trans-differentiated cell morphology. Methylation-specific PCR and immunoblotting were performed to analyze the DNA methylation and histone acetylation patterns. The gene expression was determined by real-time PCR. Based on these <I>in vitro</I> experiments, <I>in vivo</I> mouse experiments supplemented the possibility of trans-differentiation by epigenetic modification. TSA induced the acetylation of lysine9 on histone H3, and a sequential Wnt3a treatment stimulated the expression of bone marker genes in adipocytes, suppressing adipogenesis and stimulating osteogenesis. Furthermore, TSA induced DNA hypomethylation, and a combined treatment with TSA and 5-aza-dC showed a synergistic effect in epigenetic modifications. The number of adipocytes and DNA methylation patterns of old (15 months) and young (6 weeks) mice were significantly different, and TSA and sequential Wnt3a treatments increased bone formation in the old mice. Collectively, our results confirmed cell trans-differentiation via epigenetic modifications and osteogenic signaling from adipocytes to osteoblasts for the bone regeneration <I>in vitro</I> and <I>in vivo</I>, and indicated that histone acetylation could induce DNA hypomethylation, enhancing the chance of trans-differentiation.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Epigenetic modification permits the direct cell trans-differentiation. </LI> <LI> Histone acetylation together with DNA demethylation provides high plasticity in trans-differentiation. </LI> <LI> Trans-differentiation provides a promising alternative to iPSCs and a novel therapeutic avenue in the bone regeneration. </LI> </UL> </P>
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