Telomeres are nucleotide repetitive sequences at linear chromosome endings coated by specific proteins (shelterin) and providing chromosomal protection and stability. Telomeres shorten due to cellular mitotic division, but are maintained in cells with high proliferative capacity by telomerase, which enzymatically adds telomere repeats to the 3' ends of the DNA strand. The telomerase complex is composed of a reverse transcriptase (TERT), an RNA component (TERC), and proteins that provide stability, as dyskerin (encoded by the DKC1 gene). Mutations in these genes may result in human diseases as dyskeratosis congenita (DC), an inherited bone marrow failure syndrome. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) may serve to model disease, as patients' reprogrammed cells maintain genotypic characteristics. The iPSCs overcome replicative senescence by reactivating telomerase and restoring telomere lengths. In this study, iPSCs were derived from fibroblasts of a DC patient carrying a DKC1 mutation (A353V). The effects of this mutation in telomere dynamics and hematopoietic differentiation were investigated. iPSCs were successfully derived and maintained in long-term culture without signs of spontaneous differentiation (last passage, 140). Telomeres shortened during the first passages after reprogramming, but were maintained in length after passage 20. Alternative lengthening of telomeres and genome copy number variations in the iPSCs were ruled out as responsible for this telomere behavior, suggesting that telomeres were maintained by late telomerase activation. Hematopoietic differentiation was carried out in two DKC1-mutant iPSCs clones, displaying increased capacity to generate hematopoietic lineages. In contrast to previous studies, these findings suggest that DKC1-mutant iPSCs overcome the limitations imposed by the DKC1 gene defect by eventually achieving telomere length stability and maintaining cell proliferation and selfrenewal at late passages. The model presented here may be useful for further molecular studies on telomere biology and so may serve as a platform for the screening of molecules that potentially overcome the mutant phenotype.

Telômeros são sequências repetitivas de nucleotídeos nas terminações dos cromossomos lineares que são protegidos por proteínas específicas. Assim, os telômeros conferem estabilidade e proteção do material genético nos cromossomos. Os telômeros são encurtados como resultado da divisão celular mitótica, mas são mantidos em células com alta capacidade proliferativa por meio da telomerase, que enzimaticamente adiciona repetições teloméricas na extremidade 3' da molécula de DNA. O complexo da telomerase é composto pela transcriptase reversa (TERT), por um componente de RNA (TERC) e proteínas que estabilizam o complexo, como a discerina (codificada pelo gene DKC1). Mutações nesses genes podem resultar em doenças como a disceratose congênita (DC), uma síndrome de falência da medula óssea herdada. Células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs) podem ser utilizadas como modelo de doenças, já que as células reprogramadas de pacientes mantêm as características genotípicas. As iPSCs superam a senescência replicativa por meio da reativação da telomerase e, consequentemente, do alongamento telomérico. No presente estudo, iPSCs foram derivadas a partir de fibroblastos de um paciente com DC e mutação no DKC1 (A353V). Os efeitos dessa mutação na dinâmica dos telômeros e na diferenciação hematopoética foram investigados. iPSCs foram derivadas com sucesso e mantidas em cultura por um longo período sem apresentar sinais de diferenciação espontânea (última passagem: 140). Os telômeros encurtaram durante as primeiras passagens após a reprogramação, mas se mantiveram estáveis após a passagem 20. Mecanismos alternativos de alongamento telomérico e variações no número de cópias no genoma foram descartados como responsáveis pelo comportamento observado nos telômeros, sugerindo que os mesmos foram mantidos pela ativação tardia da telomerase. Diferenciação hematopoética foi realizada em dois clones das iPSCs, os quais apresentaram capacidade aumentada de gerar linhagens hematopoéticas. Em contraste com estudos anteriores, esses resultados sugerem que as iPSCs com mutação em DKC1 superam as limitações decorrentes da mutação por, eventualmente, alcançar estabilidade do comprimento telomérico e, assim, manter a proliferação celular e a capacidade de auto-renovação em passagens tardias. O modelo apresentado nesse estudo pode ser útil para futuros estudos moleculares da biologia dos telômeros, além de servir como uma plataforma para o teste de moléculas que possam potencialmente superar o fenótipo mutante.