A proteína Heterocromatina 1 é um regulador na precisão do splicing do RNA deficiente na colite ulcerosa

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Oct 20, 2023

Volume de comunicações da natureza

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 6834 (2022) Citar este artigo

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Defeitos no splicing de RNA têm sido associados a distúrbios humanos, mas permanecem pouco explorados na doença inflamatória intestinal (DII). Aqui, relatamos que a expressão da cromatina e do regulador de splicing alternativo HP1γ é reduzida na colite ulcerosa (CU). Consequentemente, a inativação do gene HP1γ no epitélio intestinal do camundongo desencadeia características semelhantes à DII, incluindo inflamação e disbiose. Paralelamente, descobrimos que sua perda de função aumenta amplamente o ruído de splicing, favorecendo o uso de locais de splicing crípticos em vários genes com funções na biologia intestinal. Isso resulta na produção de progerina, uma variante tóxica do mRNA da prelamina A, responsável pela Síndrome de Hutchinson-Gilford Progeria do envelhecimento prematuro. O ruído de splicing também é amplamente detectado em pacientes com UC em associação com inflamação, com transcrições de progerina se acumulando na mucosa do cólon. Propomos que o monitoramento da atividade do HP1γ e a precisão do splicing do RNA podem ajudar no manejo da DII e, de forma mais geral, do envelhecimento acelerado.

Doenças inflamatórias intestinais (DIIs), incluindo colite ulcerativa (CU) e doença de Crohn (DC), são distúrbios intestinais inflamatórios crônicos caracterizados por uma inflamação descontrolada que leva a danos intestinais. Embora os loci dos genes de suscetibilidade tenham sido identificados, os fatores genéticos respondem por apenas uma parte da variância geral da doença, indicando a necessidade de explorar melhor as interações entre os genes e o ambiente durante o desenvolvimento das doenças1. A epigenética captura os estresses ambientais e os traduz em padrões específicos de expressão gênica, levando-nos a explorar as desregulações da cromatina na patogênese da DII. Em um estudo anterior, identificamos a Heterocromatina Protein 1γ (HP1γ) como um regulador de genes inflamatórios em resposta a enterobactérias2. Membros da família de proteínas HP1, que também inclui HP1α e HP1β em camundongos e humanos, são leitores das modificações da histona H3K9me2/3. Desempenham papéis fundamentais na formação e manutenção da heterocromatina, participando assim do silenciamento gênico transcricional3. Paralelamente, as proteínas HP1 exibem atividade de ligação ao RNA, conforme descrito em várias espécies4, e em mamíferos, estudos in vitro mostraram que HP1γ se liga a motivos repetitivos intrônicos de RNA5 pré-mensageiro para promover o processamento de pré-mRNA cotranscricional e splicing alternativo6,7 ,8. Aqui, mostramos que, no epitélio intestinal, a regulação mediada por HP1γ da transcrição e do metabolismo do RNA é necessária para a homeostase intestinal e importante na compreensão da DII.

Nossas observações relatadas anteriormente sobre o impacto de HP1γ no controle da inflamação no intestino em resposta à infecção bacteriana2 nos levaram a examinar a expressão dessa proteína no contexto da inflamação crônica. Para esse fim, examinamos uma coorte disponível de biópsias colônicas em tecido não inflamado de pacientes com UC e de indivíduos saudáveis submetidos a colonoscopias de triagem (Fig. 1a e Dados Suplementares 1 para uma descrição detalhada da população). A imunofluorescência quantitativa (IF) mostrou uma expressão fortemente diminuída de HP1γ no epitélio colônico de pacientes com UC, em comparação com indivíduos saudáveis (pacientes de controle) (Fig. 1a, b). A expressão comprometida de HP1γ em associação com UC foi confirmada usando o modelo de camundongo EXCY2, que combina disfunção imune (deficiência de Il10) e deficiência de NADPH oxidase 1 (Nox1) do epitélio9. Nos estágios iniciais, esses camundongos exibiram uma colite crônica espontânea que evoluiu para uma displasia associada à colite e adenocarcinomas. A expressão reduzida de HP1γ no epitélio prevaleceu no estágio inflamatório crônico inicial (1 a 5 meses de idade), enquanto no estágio de câncer, a expressão foi recuperada, em coerência com o aumento relatado na detecção dos membros da família da proteína Cbx em vários cânceres10, 11 (Fig. 1c, d).

1.5-fold (p Val < 0.01) in UC patients, while only 11 genes (0.4%) showed reduced levels of these junctions (Fig. 5d and Supplementary Data 13). These genes included LMNA (Fig. 5e), prompting us to examine the production of progerin in a cohort of colonic biopsies. Total RNAs were extracted from colon biopsies of UC patients (n = 19) and compared to healthy individuals (n = 17), or Crohn's disease (CD) patients (n = 16) with colonic involvement (Supplementary Data 14 for detailed description of the population). Lamin A and progerin mRNA expression levels were then determined by taqman assays, including verification of PCR end-products by sequencing. In UC patients, levels of progerin-specific splicing events were significantly up-regulated (p Val = 0.0002) (Fig. 5f, g), while production of the lamin A splicing product was not (Fig. 5h). No correlation was detected between progerin mRNA expression and patient age (Supplementary Fig. 16c). Inversely, in CD patients, progerin-specific splicing was unaffected (Fig. 5f), while the lamin A-specific splicing product was up-regulated (p Val = 0.016) (Fig. 5h), this increase mainly concerning the younger CD patients <45 years old, as shown by linear regression analysis (Supplementary Fig. 16d, e)./p>1.5-fold, P Val < 0.01) between patients in the lower and the upper quartiles were compared to Gene Ontology annotations. Pathways significantly (P val < 0.01) enriched in the category of "biological processes" are indicated. (d) De novo junctions were quantified at genes that, transcriptionally, were affected <1.5-fold between healthy donors and UC patients. For each indicated condition, we counted genes gaining de novo junction 1.5-fold or more (p Val < 0.01). (e) Splice junctions in a representative healthy donor and a representative UC patient were visualized with a genome browser in the neighborhood of the LMNA gene (indicated in red). Each bar represents a donor/acceptor couple, spanning from the 5′ to the 3′ splice site. The histograms in the top tracks represent the local read density in the RNA-seq data. The UC patient was chosen in the upper quartile but does not display the highest de novo junction count (f–h) Taqman Assays lamin A and progerin in control (n = 17), Crohn disease (CD, n = 16) and Ulcerative colitis (UC, n = 19) populations, cDNA were extracted from colon biopsies. Mann–Witney U test. (h) example of sequencing data from the Taqman PCR end products in one UC patient, Human fibroblast from HGPS patient was used as positive control, UC = Ulcerative colitis. Source data are provided as a Source Data file./p> | 2 | , adjusted P value < 0.05)./p>

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