HNRNPU conecta o processamento de RNA, a remodelação da cromatina e a metilação do DNA em neurônios em desenvolvimento

HNRNPU é uma proteína multifuncional que ajuda a manter a cromatina aberta em promotores ativos e regula a estabilidade, o splicing e o transporte do RNA. A haploinsuficiência de HNRNPU causa um transtorno do neurodesenvolvimento grave, marcado por atraso do desenvolvimento, deficiência intelectual, autismo e epilepsia. Estudos de metilação do DNA no sangue encontraram diferenças epigenéticas generalizadas em indivíduos afetados, mas a metilação ainda não havia sido examinada em células neurais, e os parceiros de interação da proteína nessas células eram mal definidos.

A equipe estudou células-tronco neuroepiteliais derivadas de células-tronco pluripotentes induzidas humanas e células neurais em diferenciação. Combinou três camadas de dados: mapeamento de interações proteína-proteína, identificação de alvos de RNA e perfil de metilação do DNA em todo o genoma após o silenciamento de HNRNPU. Em seguida, integrou as camadas para encontrar genes afetados em vários níveis moleculares. Também validou interações-chave e examinou seus efeitos em um estado de deficiência de HNRNPU.

HNRNPU estava no centro de extensas redes de interação. Entre elas, havia uma associação com o complexo de remodelação da cromatina SWI/SNF de mamíferos e uma conexão com a tradução até então não reconhecida. HNRNPU também se associou a mRNAs que codificam proteínas importantes para o desenvolvimento neuronal, vários dos quais estão, eles próprios, ligados a transtornos do neurodesenvolvimento. O silenciamento de HNRNPU reprogramou a dinâmica de metilação do DNA em regiões regulatórias, particularmente em promotores ativos e bivalentes de fatores de transcrição do neurodesenvolvimento.

A integração dos conjuntos de dados de proteínas, RNA e metilação identificou 19 genes que convergiam nos três níveis. Eles incluíam os componentes do SWI/SNF SMARCA4 e SMARCC2, que são genes conhecidos de transtornos do neurodesenvolvimento, e maquinaria de processamento de RNA, como SYNCRIP. Isso sugere que a perda de HNRNPU pode perturbar uma rede conectada que abrange o metabolismo do RNA, a organização da cromatina e a metilação do DNA, em vez de uma única via. A sobreposição com outros genes de transtornos do neurodesenvolvimento pode ajudar a explicar por que mutações em diferentes genes de cromatina e de ligação ao RNA produzem características clínicas semelhantes.

O estudo é mecanístico e usa modelos de células neurais humanas cultivadas, portanto não mostra que qualquer intervenção melhore desfechos. Modelos celulares não conseguem capturar totalmente o momento, a diversidade celular e os circuitos do cérebro em desenvolvimento. Dados de interação e de ligação mostram associação, não necessariamente causalidade, e a relação entre a metilação alterada de promotores e a expressão gênica e a função neuronal subsequentes precisa de mais testes. Mesmo assim, o conjunto de dados oferece uma lista priorizada de genes e vias para acompanhamento em transtornos relacionados a HNRNPU e para compreender como as proteínas de ligação ao RNA moldam o epigenoma neuronal. Observe que apenas o resumo e a introdução do artigo estavam disponíveis para este sumário, portanto detalhes metodológicos e quantitativos mais precisos não estão abordados.