Dans une étude récente publiée dans Nexus PNASles chercheurs ont créé Drosophile des modèles utilisant des profils multi-omiques pour élucider les mécanismes biologiques et les effets de l’exposition quotidienne à la lumière bleue de faible intensité (BLE). Ils ont également exploré le rôle de la méthylation de la N6-méthyladénosine (m6A) dans les phénotypes induits par la lumière bleue.
Sommaire
Arrière-plan
Les LED ont transformé la vie contemporaine, mais les risques pour la santé, la cognition et le vieillissement associés à une exposition continue à la lumière bleue artificielle restent inconnus. La BLE a été associée à des lésions des cellules rétiniennes, à des perturbations circadiennes, à des problèmes de santé mentale, à un vieillissement accéléré et à la démence cérébrale. L’exposition à une lumière bleue de haute intensité peut entraîner une accumulation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), une apoptose et une mortalité accrue. Les mécanismes chimiques sous-jacents aux effets de l’exposition à la lumière bleue de faible intensité restent inconnus. La fonction m6A dans les anomalies induites par la lumière bleue est également inconnue.
À propos de l’étude
La présente étude a examiné la reprogrammation du méthylome de l’acide ribonucléique (ARN) m6A induite par l’âge et le BLE dans un Drosophile modèle.
L’objectif était d’évaluer les effets de l’exposition à la lumière bleue sur Drosophile melanogaster l’adulte, un organisme modèle. Après l’éclosion, les chercheurs ont récupéré les œufs des colonies conservées selon un cycle photopériodique de 12 heures de lumière blanche et d’obscurité (LD) de 12 heures. Ensuite, les œufs ont été transférés dans une chambre climatique maintenue selon un cycle photopériodique. La densité de flux de lumière bleue a été ajustée à 30-50 molm2/s.
L’équipe a obtenu cinq ensembles de données omiques, chacun comportant quatre groupes. Chaque groupe avait trois doublons biologiques pour le séquençage d’immunoprécipitation de l’acide ribonucléique méthylé (MeRIP-seq) et le séquençage de l’ARN (RNA-seq) et cinq réplicats biologiques pour quantifier le métabolome non ciblé par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS).
Des bibliothèques Poly(A)-RNA-seq ont été créées à partir de têtes mâles adultes et de mouches masculines adultes de génération F1, suivies de bibliothèques poly(A)-MeRIP-seq à partir de mouches masculines adultes entières. Les chercheurs ont utilisé des techniques multiomiques pour explorer les effets du BLE dans l’organisme modèle, Drosophile melanogaster.
Une gamme de Drosophile des modèles ont été construits avec des durées quotidiennes variables de BLE et étudiés pour leurs profils transcriptome, transcriptomique épi m6A et métabolomique. Au total, 11 350 gènes ont été extraits des échantillons et utilisés dans de futures études. Les profils globaux d’ARN de mouches entières ont été analysés à l’aide des données d’entrée MeRIP-seq et comparés aux données d’ARN-seq de tête. La courbe cumulative des mouches DD25 s’est quelque peu écartée en raison d’une fraction plus faible de gènes hautement exprimés.
Les chercheurs ont également observé l’expression de gènes liés au m6A et au N6,2′-O-diméthyladénosine (m6Am). Une quantification métabolomique non ciblée a été réalisée sur les mêmes échantillons de mouches utilisés dans cette enquête que MeRIP-seq. L’exposition à la lumière bleue peut être cruciale pour l’entraînement du rythme circadien ; ainsi, les chercheurs ont examiné les chemins du visualiseur de génomique intégrative (IGV) des gènes associés à l’horloge biologique impliqués dans la voie de l’Encyclopédie des gènes et des génomes de Kyoto (KEGG).
Ils ont utilisé la réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse quantitative (RT-qPCR) pour vérifier les niveaux d’expression relatifs de l’ARN messager (ARNm) de plusieurs gènes d’intérêt chez les mouches mâles adultes.
Le Western blot a été utilisé pour évaluer les niveaux relatifs d’expression protéique des gènes cibles de la rapamycine (TOR) et du régulateur circadien périodique (PER) chez les mêmes mouches mâles adultes. Les chercheurs ont créé des souches recombinantes de drosophile Mettl3- et fl(2)d-RNAi et des lignées cellulaires S2 pour explorer les effets des changements dans les niveaux de méthylation de m6A améliorés par la région non traduite 5′ (UTR) provoqués par l’âge, le BLE ou d’autres causes.
Résultats
Dans la drosophile, la lumière bleue (BL) provoque une reprogrammation métabolomique et épi-transcriptomique m6A associée au vieillissement. Les sites de méthylation de m6A concentrés dans Drosophile Les UTR 5′ des transcriptions indiquaient une spécificité élevée pour l’âge et étaient altérées par l’exposition à la lumière bleue. Les résultats ont montré que la méthylation de m6A améliorée par 5 ‘UTR régulait les gènes TOR liés au vieillissement et PER associés à l’horloge biologique.
L’exposition à long terme à la lumière bleue et le vieillissement ont déclenché une reprogrammation dirigée du transcriptome, du métabolomique et de l’épi-transcriptomique m6A chez des mouches adultes entières, indiquant que l’exposition à la lumière bleue avait une influence considérable sur le fonctionnement neuronal de l’adulte au niveau transcriptionnel. L’équipe a fait valoir que la reprogrammation épi-transcriptomique m6A induite par l’âge, enrichie en 5 ‘UTR, affecte le sort des molécules d’ARNm associées à l’âge et aggrave les phénotypes de vieillissement.
L’analyse du profilage transcriptomique a indiqué que le BLE peut induire des lésions du système nerveux céphalique, tandis que l’exposition à la lumière bleue et le vieillissement produisent une reprogrammation métabolomique chez les mouches adultes. DESeq2 a découvert 517 gènes différentiellement exprimés (DEG), dont la plupart ont été identifiés entre les têtes BD10 et BD25 régulées négativement.
Les chercheurs ont découvert un lien entre les gènes liés à m6A, la régulation épi-transcriptomique m6A améliorée par 5′ UTR, les gènes liés à l’âge et le Drosophile phénotype du vieillissement. En guise de réaction de rétroaction, l’équipe a postulé un mécanisme biologique permettant de réduire les niveaux de méthylation de l’ARNm m6A améliorés en 5′ UTR générés par le vieillissement, ce qui pourrait affecter le sort des gènes liés à l’âge et aggraver davantage les processus de vieillissement.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que le BLE pouvait reprogrammer Drosophile et modifier la régulation de l’expression des gènes associée aux processus neuronaux. BLE peut modifier la méthylation de m6A améliorée par 5 ‘UTR avec une spécificité d’âge significative, ayant un impact sur les gènes liés au vieillissement et associés au rythme circadien.
Le BLE à long terme a entraîné davantage de reprogrammation des profils multiomiques chez les mouches BD25 et DD25 que chez les mouches BD10 et DD10. Les résultats de la cartographie transcriptomique épi m6A haute résolution ont montré que Drosophile La méthylation de l’ARNm m6A était significativement améliorée en 5 ‘UTR et variable avec l’âge.
