Le séquençage de nouvelle génération fournit de nouvelles informations sur les mécanismes sous-jacents de l’autisme et de la dystrophie musculaire myotonique

Dans une prépublication téléchargée sur le Place de la recherche* serveur, les chercheurs ont utilisé une combinaison de en direct des modèles de souris et des techniques de séquençage de nouvelle génération pour élucider le lien pathomécanique entre l’autisme et la dystrophie musculaire myotonique de type 1.

Leurs résultats suggèrent que l’expansion du CTG dans le DMPK l’inhibition du gène et du facteur de type aveugle musculaire induit un mauvais épissage développemental, qui à son tour provoque une dystrophie musculaire myotonique de type 1 et des déficits sociaux autistiques.

Étude: Traits autistiques dans la dystrophie myotonique de type 1 dus à l’inhibition de la MBNL et au mauvais épissage de l’ARN. Crédit d’image : SewCreamStudio/Shutterstock.com

*Avis important: Place de la recherche publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

Qu’est-ce que le TSA et le DM1 ?

Le trouble du spectre autistique (TSA) est une déficience neurodéveloppementale affectant le cerveau. Elle se caractérise par des problèmes de communication ou d’interaction sociale, et des comportements ou intérêts restreints ou répétitifs.

La maladie touche un enfant sur 36, dont la quasi-totalité (95%) souffre de comorbidités physiques ou mentales. Le TSA est une condition cliniquement hétérogène, et bien que des centaines de gènes aient été associés au handicap, les mécanismes moléculaires sous-jacents au TSA restent inconnus.

Des études antérieures de séquençage du génome entier ont identifié des mutations répétées en tandem associées au TSA, contribuant à environ 4 % au risque de TSA. Les répétitions en tandem sont des séquences de deux ou plusieurs bases d’ADN répétées plusieurs fois de manière tête-bêche sur un chromosome.

Ils sont généralement présents dans la région non codante de l’ADN, mais lorsque ces mutations surviennent dans les gènes codants, elles peuvent avoir des conséquences graves, notamment la dystrophie musculaire myotonique de type 1 (DM1).

La protéine kinase de la dystrophie myotonique (DMPK) est l’un des nombreux gènes responsables du bon développement et du bon fonctionnement des muscles. La recherche a montré que les mutations de ce gène sont en corrélation avec l’autisme.

L’expansion CTG (CTG^exp) dans la région 3′ non traduite du gène (3’UTR). Ces DMPK 3’UTR CTG^exp les mutations provoquent la DM1, une maladie génétique variable caractérisée par une faiblesse et une fonte musculaires, une myotonie, une cataracte et souvent des anomalies de la conduction cardiaque.

Lorsqu’il est présent, DMPK 3’UTR CTG^exp Les ARN présents dans les neurones et les muscles DM1 entraînent l’inhibition des protéines de liaison à l’ARN de type muscleaveugle (MBNL) par la formation de structures biomoléculaires appelées foyers d’ARN.

Dans des conditions normales, les protéines MBNL agissent comme trans-facteurs agissant, régulant l’épissage alternatif (AS) au cours du développement fœtal. Il est suggéré que leur inhibition entraîne un « mauvais épissage » en corrélation avec des profils cliniques spécifiques de DM1, en particulier la myotonie.

La DM1 et le TSA ont été identifiés comme des comorbidités, la seconde étant corrélée à l’âge d’apparition de la première. Comme dans la DM1, un mauvais épissage développemental se produit dans les microexons neuronaux (miEs), identifiés dans environ 30 % des cerveaux TSA idiopathiques.

Ces microexons contrôlent les réseaux d’interaction protéine-protéine et codent les sites de modification post-traductionnelle, qui sont cruciaux dans le développement normal du système nerveux. Il a été démontré que des mutations dans les miE déclenchent des symptômes de type TSA dans des modèles murins, y compris l’évitement social.

Alors que les processus et les mécanismes sous-jacents au mauvais épissage de la DM1 ont été bien documentés, le mauvais épissage de l’ASD reste mal compris. De plus, les mécanismes moléculaires reliant l’ASD et la DM1 n’ont jusqu’à présent pas été étudiés.

À propos de l’étude

Dans la présente prépublication, les chercheurs ont utilisé des techniques intégratives de génomique et de transcriptomique (séquençage de nouvelle génération) en combinaison avec des études in vivo utilisant plusieurs modèles murins DM1 génétiquement modifiés pour élucider les mécanismes moléculaires qui sous-tendent le mauvais épissage dans les TSA associés à DM1.

Leurs analyses se sont concentrées sur le mauvais épissage des miE neuronaux dans les gènes à risque de TSA modulés par les protéines MBNL, en particulier MBNL1 et MBNL2, au cours du développement du cerveau murin et humain.

Les chercheurs ont d’abord analysé les données d’ARN-seq du cortex préfrontal humain des cohortes DM1-positives (étude) et DM1-négatives (contrôle). Ils ont comparé le changement du pourcentage d’épissage (DPSI) dans 38 ensembles de gènes pertinents pour les TSA extraits d’études précédentes et ont constaté que 76 % de leur ensemble de données présentaient un enrichissement significatif des événements mal épissés dans les cohortes d’étude.

Ils ont en outre identifié un mauvais épissage dans la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) gène, une comorbidité du TSA. Leur analyse a révélé que CTG^exp la taille était significativement corrélée avec le nombre d’événements mal épissés dans ces gènes, vérifiant que DMPK 3’UTR CTG^exp les mutations du cortex préfrontal inhibent la SA dans les gènes pertinents pour les TSA.

Pour élucider l’implication de la régulation de la protéine MBNL dans le cortex préfrontal, des modèles de souris génétiquement modifiées’ (Mbnl cDKO) des échantillons de cortex frontal ont été comparés à ceux de souris de type sauvage (WT).

Les résultats ont montré que, comme chez les humains, 61 % des ensembles de gènes pertinents pour les TSA étaient enrichis par erreur d’épissage en Mbnl cortex frontal murin cDKO. Parmi ceux-ci, 55 gènes à risque de TSA se chevauchaient entre les humains et les souris atteintes de TSA.

Des analyses transcriptomiques des miE neuronaux ont été utilisées pour évaluer l’étendue du mauvais épissage dans ces microexons. Comparaisons entre WT et Mbnl Les miE cDKO ont révélé que le premier avait significativement moins (4 %) d’événements de mauvais épissage que le second (10 %).

Lorsque ces analyses se concentraient sur les gènes à risque de TSA, ces contrastes atteignaient 35 %. Comparatif en silicone la modélisation de la structure des protéines codées par miE a été utilisée pour évaluer si les épissures erronées dans les miE peuvent avoir un impact sur les structures peptidiques.

Les résultats de la modélisation suggèrent que les structures protéiques internes ou C-terminales pourraient être modifiées si les miE sont mal épissés.

Les données d’expression génétique de cinq cerveaux de mammifères (dont des humains) ont été analysées pour déduire le rôle de Prolongation MNL protéines et leur AS dans les gènes à risque de TSA au cours du développement de l’organisme.

“Notre analyse a montré une augmentation conservée au cours de l’évolution de l’expression de MBNL2 pendant le développement du cerveau du nouveau-né/P0 au milieu de l’enfance/P14. Bien que l’expression de MBNL1 augmente simultanément, son expression dans le cerveau développé est environ 3 fois plus faible que MBNL2.

Analyse d’épissage par transcription inverse-amplification en chaîne par polymérase (RT-PCR) de MBNL2 en WT et Mbnl souris cDKO ont révélé que la perte ou l’altération de MBNL2 causé de graves altérations de la SA des gènes à risque de TSA dans différentes parties de Mbnl cerveaux cDKO, en particulier l’hippocampe.

Enfin, des tests d’interaction sociale in vivo ont été menés sur WT, Mbnl2 KO, et Dmpk 3’UTR CTG^exp knockin souris génétiquement modifiées.

Des tests à trois chambres comprenant des souris familières, des souris étrangères et de nouveaux objets inanimés ont été utilisés pour tester la sociabilité de ces animaux. Les souris WT ont passé beaucoup plus de temps avec des souris étranges que leurs homologues génétiquement modifiés.

Il n’y avait pas de différence dans le temps passé avec de nouveaux objets inanimés, soulignant que la sociabilité, et non la curiosité, était affectée par les altérations de MBNL2 et DM1.

conclusion

Dans la présente prépublication, les chercheurs ont utilisé des technologies de séquençage de nouvelle génération pour élucider la pertinence pathomécaniste du mauvais épissage dans les TSA associés à la DM1.

Leurs résultats ont révélé que les répétitions CTG en tandem dans le DMPK Le gène augmente de manière significative l’apparition de DM1 et de TSA via l’inhibition des protéines MBNL, en particulier MBNL2.

La longueur et le nombre de répétitions en tandem étaient positivement corrélés avec la sévérité clinique de la DM1 et du TSA. Ces résultats suggèrent que les inhibitions de la protéine MBNL altèrent le développement neuronal, entraînant ces maladies.

Des comparaisons in vivo entre des modèles murins génétiquement modifiés (modifiés pour refléter ces génotypes pertinents pour les TSA) et leurs homologues réguliers pour évaluer la sociabilité ont confirmé les analyses transcriptomiques et génomiques.

Ils ont révélé que les alternances ou le mauvais épissage des répétitions en tandem CTG et des protéines MBNL entraînent une sociabilité considérablement réduite chez les souris.

« Nos résultats donnent un aperçu du mécanisme moléculaire sous-jacent au TSA associé à la DM1, où le mauvais épissage développemental des gènes liés au TSA se produit par la perte d’activité MBNL due aux expansions répétées du CUG. Comprendre cette connexion pathomécaniste offre une opportunité pour des enquêtes plus approfondies sur les fils mécanistes dans l’autisme.

*Avis important: Place de la recherche publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.