A síndrome de Prader Willi (PWS) é uma doença de neurodesenvolvimento; a principal hipótese de causa de PWS é a ausência da expressão de SNORD116. O SNORD116 fica na região 15q11-q13 que apresenta vários genes com imprinting genômico e é conhecida por ser controlada pela região de controle de imprinting PWS (PWS-IC) que se localiza sobreposta à região promotora e ao exon 1 do gene SNRPN. Em camundongos, uma proteína zinc finger (Zfp57) foi descrita como importante para o estabelecimento e manutenção do imprinting no Snrpn. Através de análise do ENCODE do Genome Browser, verificamos que outra proteína zinc finger (ZNF274) se liga ao SNORD116. ZNF274 é conhecida por formar um complexo com TRIM28 e SETDB1 que inibe a expressão através da trimetilação da lisina 9 na histona 3 (H3K9me3). No atual estudo mostramos que ZNF274 se liga ao SNORD116 preferencialmente ao alelo materno nas células-tronco pluripotente induzidas (iPSCs). Adicionalmente, as proteínas TRIM28 e SETDB1, que formam um complexo com a ZNF274, estão presentes na região do SNORD116, e a modificação H3K9me3 ocorre preferencialmente no alelo materno nas iPSCs. Na análise funcional, mostramos que o knockdown de SETDB1 isoladamente ou combinado com o knockdown de ZNF274 causa aumento na expressão de SNRPN e SNORD116 nas iPSCs. Além disso, ocorre redução do H3K9me3 e aumento da modificação relacionada à ativação da transcrição, H3K4me2 (dimetilação da lisina 4 na histona 3), na PWS-IC. Os knockdowns também afetam a metilação de DNA, ocasionando o aumento de 5-hidroximetliação de citosinas na PWS-IC. Em outros tipos celulares estudados, neurônios derivados de iPSCs e SHEDs, ZNF274 e a modificação H3K9me3 ocorrem em ambos os alelos dentro do SNORD116. É possível que, nas iPSCs, este complexo proteja a região imprintada da desmetilação do DNA de proteína(s) que atue(m) nessa região somente em células pluripotentes. Nossos achados possibilitam melhor compreensão dos mecanismos envolvidos no imprinting da região 15q11-q13, principalmente do SNORD116, e, consequentemente, disponibiliza novas ferramentas para o desenvolvimento de futuras terapias para PWS.

Prader-Willi syndrome (PWS) is a neurodevelopmental disorder. Loss of paternal copies of the cluster of SNORD116 C/D box snoRNAs and their host transcript, 116HG, on human chromosome 15q11-q13 imprinted region is considered to be the major responsible for PWS. PWS-imprinting center (PWS-IC) regulates 15q11-q13 imprinting. PWS-IC is located upstream and in the exon 1 of SNURF-SNRPN gene. In mice, Zfp57 plays an important role in establishment and maintenance of Snrpn imprinting. In human, ENCODE database indicates that ZNF274 binds to SNORD116. Moreover, ZNF274 are C2H2/KRAB zinc finger proteins as Zfp57. We have investigated the mechanism of repression of the maternal SNORD116. Here, we report that the ZNF274, in association with the histone H3 lysine 9 (H3K9) methyltransferase SETDB1, is part of a complex that binds to the silent maternal but not to the active paternal alleles in induced pluripotent stem cells (iPSCs). Knockdown of SETDB1 in PWS-specific iPSCs causes a decrease in the accumulation of H3K9 trimethylation (H3K9me3) at SNORD116. We also show that upon knockdown of SETDB1 in PWS-specific iPSCs, expression of maternally silenced 116HG RNA is partially restored. SETDB1 knockdown in PWS iPSCs also disrupts DNA methylation at the PWS-IC where a decrease in 5-methylcytosine is observed in association with a concomitant increase in 5-hydroxymethylcytosine. In iPSCs-derived neurons and stem cells from human exfoliated teeth (SHEDs) ZNF274/SETDB1 complex binding and H3K9me3 modification occur in both alleles. These observations suggest that the ZNF274/SETDB1 complex bound to the SNORD116 cluster may protect the PWS-IC from DNA demethylation during early development, as indicated by iPSCs. Our findings reveal novel epigenetic mechanisms that function to repress the maternal 15q11-q13 region. The better understanding of epigenetic mechanisms provides new tools for future therapy research.