Estudi realitzat a partir d’una estada a la the Salk Institute, Estats Units, entre 2010 i 2012. L'estabilitat del genoma és essencial per a la supervivència de les cèl • lules mare, però, l'estabilitat del proteoma pot tenir un paper igualment important en la identitat de cèl • lules mare i la seva funció. La nostra hipòtesi és que les cèl • lules mare tenen la capacitat de proteostasis augmentada en comparació amb els seus homòlegs diferenciats i ens varem preguntar si l'activitat del proteasoma és diferent a les cèl • lules mare embrionàries humanes (hESCs). En particular, els nostres resultats mostren que les poblacions de cèl• lules mare presenten una activitat del proteasoma que es correlaciona amb majors nivells de la subunitat 19S del proteasoma PSMD11/RPN-6 i un corresponent augment del ensamblatge del 26S/30S proteasoma. L'expressió ectòpica de PSMD11 és suficient per augmentar l'activitat del proteasoma. Sorprenentment, varem trobar que la llarga vida del GLP-1 C. elegans mutant té també un augment dramàtic en l'activitat del proteasoma associat a nivells augmentats en l'expressió de RPN-6. El factor de transcripció DAF-16 és essencial per l'augment de la longevitat de GLP-1 i els cucs mutants que trobem DAF-16 necessari per a l'augment d'expressió de RPN-6 i, per tant, per l'activació de l'activitat del proteasoma en GLP-1 mutant animals. Una possibilitat interessant és que els gens que regulen la vida i la resistència a l'estrès en C. elegans poden també regular la funció hESCs de mamífer, cèl • lules que son considerades immortals. Aquests resultats ens van portar a la conclusió de que FOXO4, un factor de transcripció sensible a la insulina/IGF-1, regula l'activitat del proteasoma en hESCs, el que suggereix un paper per FOXO4 en la funció d’aquestes cèl • lules. En efecte, FOXO4 es necessari per a la diferenciació en llinatges neuronals de les hESCs. Els nostres resultats estableixen una nova regulació de laproteostasis en hESCs que uneix la longevitat i la resistència a l'estrès en invertebrats amb la funció i identitat de les hESCs.

Report for the scientific sojourn carried out at the Salk Institute, United States, from 2010 to 2012. Genome stability is central for survival of stem cells; however, proteome stability may play an equally important role in stem cell identity and function. We hypothesized that stem cells have an increased proteostasis ability compared to their differentiated counterparts and asked whether the proteasome activity differed among human embryonic stem cells (hESCs). Notably, hESC populations exhibit a proteasome activity that is correlated with increased levels of the 19S proteasome subunit PSMD11/RPN-6 and a corresponding increased assembly of the 26S/30S proteasome. Ectopic expression of PSMD11 is sufficient to increase proteasome activity. Strikingly, we found that the long-lived glp-1 C. elegans mutant also has a dramàtic increase in proteasome activity associated to increased levels in the expression of rpn-6. DAF- 16 transcription factor is essential for the increased longevity of glp-1 mutant worms and we found DAF-16 necessary for the increased expression of rpn-6 and, therefore, for triggering the proteasome activity in glp-1 mutant animals. An intriguing possibility is that genes that regulate lifespan and stress resistance in C. elegans may also regulate mammalian hESCs function, cells which are considered to not age. These results led us to the finding that FOXO4, an insulin/IGF- 1 responsive transcription factor, regulates proteasome activity in hESCs, suggesting a role for FOXO4 in hESC function. Indeed, FOXO4 was necessary for hESCs differentiation into neuronal lineages. Our results establish a novel regulation of proteostasis in hESCs that links longevity and stress resistance in invertebrates with hESCs function and identity. The project was developed during 2 years.