Une étude récente publiée dans Nature Communications a identifié des variants pathogènes dans l’activateur de l’homologue 1 du zeste (EZH1) comme cause de troubles neurodéveloppementaux (NDD).
Étude: Les variantes de gain et de perte de fonction dans EZH1 perturbent la neurogenèse et provoquent des troubles neurodéveloppementaux dominants et récessifs. Crédit image : BillionPhotos/Shutterstock.com
Arrière-plan
Les NDD sont des conditions dues à un développement altéré du système nerveux central. De nombreux gènes, principalement affectés par de novo mutations, sont impliquées dans les cas de NDD.
Les régulateurs de la chromatine sont un ensemble de gènes NDD particulièrement sensibles à l’intervention pharmacologique, en particulier ceux codant pour les sous-unités du complexe répressif polycomb 2 (PRC2). Malgré les preuves de l’implication de PRC2 dans les maladies humaines et le développement, l’implication d’EZH1 reste largement inconnue.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont découvert et défini EZH1 variantes comme cause sous-jacente des NDD. Ils comprenaient 19 personnes présentant un retard de développement neurologique et des EZH1 variantes. Cinq variants chez dix individus étaient des variants bialléliques tronqués.
Deux frères et sœurs d’une famille consanguine ont hérité d’un variant non-sens homozygote (p.R258X). Quatre frères et sœurs et un parent d’une autre famille consanguine portaient une variante non-sens homozygote (p.E485X).
De plus, le séquençage des membres de leur famille a confirmé la ségrégation des EZH1 variantes par transmission récessive à pénétrance complète.
La réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR) et le transfert Western (WB) dans des clones de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) avec p.E485X homozygote ont révélé que la variante entraîne une perte de EZH1 expression. Un individu avait un variant p.Q413X homozygote.
Le seul individu non consanguin portait un de nouveau variante d’épissage et une délétion héritée. Les analyses de transcription inverse (RT)-PCR ont révélé une baisse d’environ 80 % EZH1 transcrits, et WB a confirmé la perte de la protéine EZH1, suggérant que les variants bialléliques entraînent une perte de fonction (LOF). Neuf individus portaient des variantes faux-sens hétérozygotes affectant les acides aminés conservés.
L’imagerie par résonance magnétique (IRM) de 11 personnes a révélé des résultats légers ou sans particularité. Les autres résultats cliniques variaient selon les patients, quel que soit le type de mutation ou la zygosité.
Les chercheurs ont sélectionné trois variantes faux-sens (p.A678G, p.L735F et p.Q731E) pour l’expression dans une lignée de cellules souches neurales humaines. Les niveaux de protéine EZH1 étaient similaires dans les cellules de type sauvage EZH1 ou l’une des variantes.
Cependant, les cellules transduites avec p.Q731E ou p.A678G ont montré une activité méthyltransférase accrue par rapport au type sauvage EZH1. Cela impliquait que certaines mutations faux-sens dans EZH1 générer des effets de gain de fonction (GOF).
Ensuite, l’équipe a étudié comment le gain ou la perte d’EZH1 aurait un impact sur le développement neuronal. À cette fin, ils ont examiné l’expression d’EZH1 au cours du développement précoce du tube neural dans des embryons de poulet par immunofluorescence.
EZH1 était indétectable dans les embryons de stade 12 de Hamburger-Hamilton (HH12) et dans la zone ventriculaire (VZ) des embryons HH23 et HH30. Néanmoins, l’expression de EZH1 était marquée dans la zone du manteau nouvellement formée (MZ) des tubes neuraux HH23 et dans la MZ croissante des tubes neuraux HH30. D’autres analyses ont indiqué que la régulation à la hausse d’EZH1 était cruciale pour la différenciation et la migration des progéniteurs neuraux vers la MZ dans le tube neural.
Ensuite, les hPSC isogéniques de type sauvage EZH1 (EZH1+/+), variante LOF (EZH1-/-), ou variante GOF (EZHQ+/A678G) ont été générés. L’analyse WB a confirmé EZH1 intact dans les cellules variantes GOF et la perte d’EZH1 dans les cellules variantes LOF.
Les progéniteurs neuronaux corticaux (NPC) ont été dérivés de ces hPSC. EZH1-/- Les PNJ ont continué à se développer même après l’induction de la différenciation neuronale, tandis que le type sauvage et EZH1+/A678G Les PNJ ont acquis des caractéristiques de différenciation des neurones.
Cela indiquait que EZH1 était nécessaire pour la différenciation des PNJ. De plus, EZH1+/A678G et EZH1-/- organoïdes du cerveau antérieur ont été produits. VZ de EZH1-/- les organoïdes étaient plus épais que leurs homologues de type sauvage et de variante GOF, conformément à EZH1-/- PNJ, suggérant une prolifération plus longue et des déficits de différenciation.
Néanmoins, EZH1-/- et EZH1+/A678G les organoïdes ont montré des changements marqués par rapport à EZH1+/+ organoïdes. En particulier, EZH1-/- les organoïdes avaient moins de neurones nés précocement, tandis que EZH1+/+ et EZH1+/A678G les organoïdes avaient des neurones nés précocement comparables. Cependant, EZH1+/A678G les organoïdes avaient des neurones nés tardivement significativement plus élevés que EZH1+/+ organoïdes.
conclusion
Les résultats suggèrent que dominant et récessif EZH1 les variantes provoquent des NDD qui se chevauchent. Les variants récessifs étaient des mutations non-sens homozygotes chez neuf individus. Un individu portait une délétion biallélique sporadique et une variante d’épissage.
La perte d’expression d’EZH1 dans les cellules avec la délétion biallélique et la variante d’épissage ou des mutations non-sens impliquait que les variantes récessives d’EZH1 provoquent le LOF.
Les neuf sujets restants portaient un faux-sens hétérozygote EZH1 variantes. Bien que les résultats indiquent les effets GOF de deux variantes faux-sens, une analyse plus approfondie de chaque variante est justifiée. Notamment, les résultats suggèrent des effets opposés des variantes GOF et LOF dans le développement neuronal.
Plus précisément, les variantes LOF produisent des neurones moins différenciés dans les tubes neuraux d’embryon de poulet, les hPSC et les organoïdes du cerveau antérieur, et les variantes GOF favorisent la différenciation neuronale.
