Повышенные уровни MyoD1 расширяют связывание по всему геному и репертуар регулируемых генов

Повышение уровня транскрипционных факторов (ТФ) сопровождает многие переходы клеточных состояний, однако влияние увеличенной абундантности ТФ на регуляцию генов остается неясным. Как правило, рассматривают две общие модели: более высокий уровень ТФ может усиливать экспрессию уже существующих целевых генов или, через мас-экшен связывание, расширять взаимодействие с геномом и регуляцию на сайты с более низким сродством. Чтобы различить эти режимы в ходе дифференцировки, мы повысили экспрессию миогенного ТФ MyoD1 в миобластах C2C12. Вопреки ожиданиям, повышенный MyoD1 нарушал слияние миобластов, что является признаком миогенной дифференцировки, но при этом обеспечивал выраженное сокращение сформированных миотруб. Живая одномолекулярная визуализация и профилирование CUT&RUN показали, что повышенная доза MyoD1 увеличивала суммарное связывание с хроматином по всему геному и расширяла занятость геномных сайтов за счёт предпочтительного связывания с сайтами более низкого сродства. Интеграция CUT&RUN с РНК-секвенированием (RNA-seq) связала расширенное связывание MyoD1 с регуляцией вверх генов клеточной адгезии. Эксперименты с перемешиванием клеток и фракционированным RNA-seq поддерживают модель двух популяций, в которой популяция миобластов с повышенной экспрессией генов адгезии и без слияния поддерживает сокращение миотруб, образованных слияниепригодными клетками. Эктопическая экспрессия нескольких отдельных генов адгезии, индуцируемых MyoD1, была достаточна для воссоздания фенотипа «off-script» сокращения миотруб. В совокупности эти результаты поддерживают зависимую от дозы MyoD1 модель «перелива» (spillover), при которой увеличение абундантности ТФ расширяет взаимодействие с цис-регуляторными элементами и приводит к отличающимся исходам дифференцировки.