CHROMATIN DISRUPTION IN HUNTINGTON'S DISEASE ALTERS DEVELOPMENT AND PRECEDES NEUROPATHOLOGY
La Corea di Huntington (MH) è una malattia neurodegenerativa causata da un’espansione del tratto CAG nel gene Huntingtina (HTT), che porta alla formazione di un tratto di glutammine eccessivamente lungo nell’HTT mutata (mHTT). Sebbene la manifestazione clinica si osservi generalmente in età adulta, evidenze sempre più numerose suggeriscono che la mutazione eserciti i propri effetti già durante le prime fasi dello sviluppo, determinando l’accumulo di processi patologici decenni prima dell’insorgenza dei sintomi conclamati. Tra i diversi processi alterati in presenza di mHTT troviamo l’organizzazione della cromatina e la conseguente regolazione dell’espressione genica. Studi in vitro hanno dimostrato che mHTT altera la deposizione di modificazioni istoniche essenziali tra cui H3K4me3, associata a trascrizione attiva, e H3K27me3, marcatore repressivo dell’espressione genica. L’alterazione di queste modificazioni istoniche comporta uno squilibrio globale tra eucromatina ed eterocromatina e una conseguente modificazione della sua compartimentalizzazione. È inoltre noto che H3K4me3 e H3K27me3 possano essere presenti contemporaneamente sullo stesso promotore, regolando l’espressione dei geni bivalenti (BD), fondamentali per il corretto sviluppo. Per determinare se queste alterazioni epigenetiche precoci siano associate a potenziali difetti del neurosviluppo nella MH abbiamo analizzato le potenziali alterazioni delle proteine del gruppo Polycomb (PcG), concentrandoci sui complessi PRC2 e PRC1, sia in modelli in vitro sia in vivo. Le nostre analisi hanno evidenziato alterazioni nel numero e nell’area dei domini PcG, suggerendo che nella MH l’organizzazione della cromatina sia compromessa già durante le prime fasi dello sviluppo. Poiché l’organizzazione della cromatina e la morfologia nucleare sono strettamente interconnesse, abbiamo esaminato anche l’architettura della lamina nucleare. Le nostre analisi hanno rilevato anomalie sia nella circolarità sia nell’area nucleare già durante le prime fasi del neurosviluppo, in modo analogo a quanto osservato per i domini PcG nei diversi modelli di MH analizzati. Infine, modulando l’attività di PRC2 mediante infezione con un lentivirus contenente il costrutto dCas9–EZH2–EGFP, è stato possibile riorganizzare la morfologia nucleare, in particolare modificando sia la circolarità sia l’area dei nuclei. Questi risultati suggeriscono che la modulazione dell’attività di PRC2 possa rappresentare un meccanismo cruciale per il ripristino della morfologia nucleare, che nella MH risulta alterata ed è associata a una profonda decompartimentalizzazione della cromatina, seguita da una disregolazione dell’espressione genica. Nel complesso i nostri risultati indicano che la disorganizzazione della cromatina mediata da mHTT possa precedere la neurodegenerazione, suggerendo un’alterazione precoce di programmi neuronali coinvolti nel trasporto delle vescicole, nell’architettura delle sinapsi e nelle proiezioni neuronali. Queste evidenze rafforzano ulteriormente l’ipotesi che la MH sia una malattia del neurosviluppo con una componente epigenetica significativa alla sua base.
Human stem cell, Neurodevelopment, Epigenetics, Settore BIOS-08/A - Biologia molecolare
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