Epigenetic regulation of proinflammatory markers in a glial cell model of spinocerebellar ataxia type 7

Abstract

Título

Regulación epigenética de marcadores proinflamatorios en un modelo celular glial de ataxia espinocerebelosa tipo 7.

Introducción

La ataxia espinocerebelosa tipo 7 (SCA7) es una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por ataxia de la marcha y retinopatía. SCA7 es causada por la expansión del trinucleótido CAG en el gen ATXN7 el cual codifica para ataxina-7. Ataxina-7 es miembro del complejo multiproteico SAGA, un coactivador transcripcional remodelador de cromatina. En la SCA7 se alteran las funciones del complejo SAGA, mediante cambios en modificaciones postraduccionales de la histona H3, lo cual desencadena una desregulación transcripcional de genes en los tejidos afectados. La expresión de ataxina-7 mutante causa apoptosis y neurodegeneración, así como activación glial y aumento de marcadores proinflamatorios. A pesar del papel que la glia de Müller tiene en la homeostasis de la retina, poco se sabe sobre la respuesta inflamatoria glial y su regulación epigenética en  SCA7.

Objetivo

Determinar si modificaciones postraduccionales en la histona H3 se asocian con cambios en la expresión de genes proinflamatorios en un modelo celular glial de ataxia espinocerebelosa tipo 7.

Metodología

Se utilizó el modelo celular de SCA7 MIO-M1-64Q (mutante) y MIO-M1-10Q (control) basado en la glia de Müller humana. Se realizaron experimentos de RNA seq y ontología genética para determinar el perfil transcripcional y las vías y funciones celulares diferencialmente expresadas entre las células MIO-M1-64Q y las células MIO-M1-10Q. Se analizaron los niveles totales de la histona H3 y de las modificaciones postraduccionales H3K9Ac y H3K9me3 en extractos de histonas mediante ensayos ELISA. A través ensayos de inmunoprecipitación de la cromatina (ChIP), se evaluó el enriquecimiento de las marcas H3K9Ac y H3K9me3 en los promotores de genes proinflamatorios (IL-1B, IL-6, IL-8 y TNF-alfa). Todos los ensayos se realizaron por triplicado, los datos se analizaron por el método de fold enrichment, y la significancia estadística fue determinada mediante análisis de t-student.

Resultados

Los ensayos de RNA seq demostraron diferencias en la expresión transcripcional entre las células MIO-M1-Q64 y MIO-M1-Q10. Los análisis ontológicos revelaron funciones enriquecidas en las células MIO-M1-Q64 entre las que destacaron la activación de la respuesta inflamatoria. Entre los genes sobre expresados destacaron IL6, 1L-1B, IL-8 TNF-alfa, CXCL10 y CCL5. Así mismo, identificamos un incremento en las marcas epigenéticas H3K9Ac y H3K9me3 en las células MIO-M1-64Q. Interesantemente, los experimentos de ChIP  revelaron un mayor enriquecimiento de la marca de activación H3K9Ac, y una menor abundancia de la marca de represión H3K9me3, en los promotores de los genes IL-1B, IL-6 y TNF-alfa en las células MIO-M1-Q64 en comparación con las clonas MIO-M1-Q10.

Conclusiones

La ataxina-7 mutante altera los niveles de las marcas epigenéticas H3K9Ac y H3K9me3 en las células MIO-M1-64Q. Ambas marcas se enriquecen diferencialmente en los promotores de los genes proinflamatorios IL-1B, IL-6 y TNF-alfa, lo cual se asocia con el aumento en su expresión génica. Estos resultados sugieren la existencia de mecanismos epigenéticos desregulados en la glia de Müller, que pueden contribuir a la activación glial y a la neurodegeneración en la retina en el contexto de SCA7.