HNRNPU collega la gestione dell'RNA, il rimodellamento della cromatina e la metilazione del DNA nei neuroni in sviluppo

HNRNPU è una proteina multifunzionale che contribuisce a mantenere aperta la cromatina nei promotori attivi e regola la stabilità, lo splicing e il trasporto dell'RNA. L'aploinsufficienza di HNRNPU causa un grave disturbo del neurosviluppo, caratterizzato da ritardo dello sviluppo, disabilità intellettiva, autismo ed epilessia. Gli studi sulla metilazione del DNA nel sangue hanno rilevato ampie differenze epigenetiche nelle persone affette, ma la metilazione non era mai stata esaminata nelle cellule neurali e i partner di interazione della proteina in queste cellule erano poco definiti.

Il gruppo di ricerca ha studiato cellule staminali neuroepiteliali derivate da cellule staminali pluripotenti indotte umane e cellule neurali in differenziamento. Ha combinato tre livelli di dati: la mappatura delle interazioni proteina-proteina, l'identificazione dei bersagli di RNA e la profilazione della metilazione del DNA a livello dell'intero genoma dopo il silenziamento di HNRNPU. Ha poi integrato i tre livelli per individuare i geni interessati a più livelli molecolari. Ha inoltre validato le interazioni chiave ed esaminato i loro effetti in condizioni di carenza di HNRNPU.

HNRNPU si trovava al centro di ampie reti di interazione. Queste comprendevano un'associazione con il complesso di rimodellamento della cromatina SWI/SNF dei mammiferi e un legame con la traduzione finora non riconosciuto. HNRNPU si associava inoltre a mRNA che codificano proteine importanti per lo sviluppo neuronale, molte delle quali sono a loro volta collegate a disturbi del neurosviluppo. Il silenziamento di HNRNPU ha riprogrammato le dinamiche di metilazione del DNA nelle regioni regolatrici, in particolare nei promotori attivi e bivalenti dei fattori di trascrizione del neurosviluppo.

L'integrazione dei dati su proteine, RNA e metilazione ha identificato 19 geni convergenti a tutti e tre i livelli. Tra questi figurano i componenti di SWI/SNF SMARCA4 e SMARCC2, noti geni dei disturbi del neurosviluppo, e fattori della maturazione dell'RNA come SYNCRIP. Ciò suggerisce che la perdita di HNRNPU possa alterare una rete connessa che comprende il metabolismo dell'RNA, l'organizzazione della cromatina e la metilazione del DNA, piuttosto che un singolo meccanismo. La sovrapposizione con altri geni dei disturbi del neurosviluppo può contribuire a spiegare perché mutazioni in geni diversi della cromatina e di legame all'RNA producano quadri clinici simili.

Lo studio è meccanicistico e utilizza modelli di cellule neurali umane in coltura, quindi non dimostra che alcun intervento migliori gli esiti. I modelli cellulari non possono riprodurre pienamente la tempistica, la diversità cellulare e i circuiti del cervello in sviluppo. I dati di interazione e di legame indicano un'associazione, non necessariamente un nesso causale, e il legame tra l'alterata metilazione dei promotori, l'espressione genica a valle e la funzione neuronale richiede ulteriori verifiche. Ciononostante, il dataset fornisce un elenco prioritario di geni e vie per ulteriori studi nei disturbi correlati a HNRNPU e per comprendere in che modo le proteine di legame all'RNA modellano l'epigenoma neuronale. Si noti che per questa sintesi erano disponibili solo l'abstract e l'introduzione dell'articolo, pertanto i dettagli metodologici e quantitativi più specifici non sono trattati.