Widespread loss of the silencing epigenetic mark H3K9me3 in astrocytes and neurons along with hippocampal-dependent cognitive impairment in C9orf72 BAC transgenic mice
Creators
- 1. Universidad Andrés Bello
- 2. University of Chile
- 3. Pontificia Universidad Javeriana
- 4. Pontificia Universidad Católica de Chile
Description
Abstract Background Hexanucleotide repeat expansions of the G 4 C 2 motif in a non-coding region of the C9ORF72 gene are the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). Tissues from C9ALS/FTD patients and from mouse models of ALS show RNA foci, dipeptide-repeat proteins, and notably, widespread alterations in the transcriptome. Epigenetic processes regulate gene expression without changing DNA sequences and therefore could account for the altered transcriptome profiles in C9ALS/FTD; here, we explore whether the critical repressive marks H3K9me2 and H3K9me3 are altered in a recently developed C9ALS/FTD BAC mouse model (C9BAC). Results Chromocenters that constitute pericentric constitutive heterochromatin were visualized as DAPI- or Nucblue-dense foci in nuclei. Cultured C9BAC astrocytes exhibited a reduced staining signal for H3K9me3 (but not for H3K9me2) at chromocenters that was accompanied by a marked decline in the global nuclear level of this mark. Similar depletion of H3K9me3 at chromocenters was detected in astrocytes and neurons of the spinal cord, motor cortex, and hippocampus of C9BAC mice. The alterations of H3K9me3 in the hippocampus of C9BAC mice led us to identify previously undetected neuronal loss in CA1, CA3, and dentate gyrus, as well as hippocampal-dependent cognitive deficits. Conclusions Our data indicate that a loss of the repressive mark H3K9me3 in astrocytes and neurons in the central nervous system of C9BAC mice represents a signature during neurodegeneration and memory deficit of C9ALS/FTD.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة التوسعات المتكررة لهكسانوكليوتيد G 4 C 2 في منطقة غير مشفرة من الجين C9ORF72 هي السبب الوراثي الأكثر شيوعًا للتصلب الجانبي الضموري (ALS) والخرف الجبهي الصدغي (FTD). تظهر الأنسجة من مرضى C9ALS/FTD ومن نماذج الفئران من ALS بؤر الحمض النووي الريبوزي، وبروتينات ثنائية الببتيد، وعلى وجه الخصوص، تغييرات واسعة النطاق في ترانسكريبتوم. تنظم العمليات اللاجينية التعبير الجيني دون تغيير تسلسل الحمض النووي، وبالتالي يمكن أن تفسر ملفات ترانسكريبتوم المتغيرة في C9ALS/FTD ؛ هنا، نستكشف ما إذا كانت العلامات القمعية الحرجة H3K9me2 و H3K9me3 قد تم تغييرها في نموذج فأرة C9ALS/FTD BAC الذي تم تطويره مؤخرًا (C9BAC). النتائج تم تصوير مراكز الكروموسومات التي تشكل الكروماتين التأسيسي حول المركز على أنها بؤر كثيفة DAPI - أو Nucblue في النوى. أظهرت الخلايا النجمية المستزرعة C9BAC إشارة تلطيخ منخفضة لـ H3K9me3 (ولكن ليس لـ H3K9me2) في مراكز الكروموسومات التي كانت مصحوبة بانخفاض ملحوظ في المستوى النووي العالمي لهذه العلامة. تم اكتشاف استنفاد مماثل لـ H3K9me3 في مراكز اللون في الخلايا النجمية والخلايا العصبية في الحبل الشوكي والقشرة الحركية والحصين لفئران C9BAC. قادتنا التغيرات في H3K9me3 في قرن آمون فئران C9BAC إلى تحديد فقدان الخلايا العصبية الذي لم يتم اكتشافه سابقًا في CA1 و CA3 والتلفيف المسنن، بالإضافة إلى العجز المعرفي المعتمد على الحصين. تشير بياناتنا إلى أن فقدان العلامة القمعية H3K9me3 في الخلايا النجمية والخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي لفئران C9BAC يمثل توقيعًا أثناء التنكس العصبي ونقص الذاكرة لـ C9ALS/FTD.Translated Description (French)
Résumé Contexte Les expansions répétées d'hexanucléotides du motif G 4 C 2 dans une région non codante du gène C9ORF72 sont la cause génétique la plus fréquente de sclérose latérale amyotrophique (SLA) et de démence frontotemporale (DFT). Les tissus de patients atteints de C9ALS/FTD et de modèles murins de SLA montrent des foyers d'ARN, des protéines de répétition de dipeptides et, notamment, des altérations généralisées du transcriptome. Les processus épigénétiques régulent l'expression des gènes sans changer les séquences d'ADN et pourraient donc expliquer les profils de transcriptome altérés dans C9ALS/FTD ; ici, nous explorons si les marques répressives critiques H3K9me2 et H3K9me3 sont altérées dans un modèle de souris C9ALS/FTD bac (C9BAC) récemment développé. Résultats Les chromocentres qui constituent l'hétérochromatine constitutive péricentrique ont été visualisés comme des foyers denses en DAPI ou Nucblue dans les noyaux. Les astrocytes C9BAC cultivés ont présenté un signal de coloration réduit pour H3K9me3 (mais pas pour H3K9me2) aux chromocentres qui s'est accompagné d'une baisse marquée du niveau nucléaire mondial de cette marque. Une déplétion similaire de H3K9me3 au niveau des chromocentres a été détectée dans les astrocytes et les neurones de la moelle épinière, du cortex moteur et de l'hippocampe des souris C9BAC. Les altérations de H3K9me3 dans l'hippocampe des souris C9BAC nous ont conduit à identifier une perte neuronale précédemment non détectée dans CA1, CA3 et le gyrus denté, ainsi que des déficits cognitifs dépendants de l'hippocampe. Conclusions Nos données indiquent qu'une perte de la marque répressive H3K9me3 dans les astrocytes et les neurones du système nerveux central des souris C9BAC représente une signature lors de la neurodégénérescence et un déficit de mémoire de C9ALS/FTD.Translated Description (Spanish)
Antecedentes Las expansiones repetidas de hexanucleótidos del motivo G 4 C 2 en una región no codificante del gen C9ORF72 son la causa genética más común de esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y demencia frontotemporal (DFT). Los tejidos de pacientes con C9ALS/FTD y de modelos de ratón de ELA muestran focos de ARN, proteínas de repetición de dipéptidos y, en particular, alteraciones generalizadas en el transcriptoma. Los procesos epigenéticos regulan la expresión génica sin cambiar las secuencias de ADN y, por lo tanto, podrían explicar los perfiles de transcriptoma alterados en C9ALS/FTD; aquí, exploramos si las marcas represivas críticas H3K9me2 y H3K9me3 están alteradas en un modelo de ratón C9ALS/FTD BAC recientemente desarrollado (C9BAC). Resultados Los cromocentros que constituyen la heterocromatina constitutiva pericéntrica se visualizaron como focos densos en DAPI o Nucblue en los núcleos. Los astrocitos C9BAC cultivados exhibieron una señal de tinción reducida para H3K9me3 (pero no para H3K9me2) en los cromocentros que estuvo acompañada por una marcada disminución en el nivel nuclear global de esta marca. Se detectó un agotamiento similar de H3K9me3 en los cromocentros en astrocitos y neuronas de la médula espinal, la corteza motora y el hipocampo de ratones C9BAC. Las alteraciones de H3K9me3 en el hipocampo de ratones C9BAC nos llevaron a identificar la pérdida neuronal no detectada previamente en CA1, CA3 y la circunvolución dentada, así como los déficits cognitivos dependientes del hipocampo. Conclusiones Nuestros datos indican que una pérdida de la marca represiva H3K9me3 en astrocitos y neuronas en el sistema nervioso central de ratones C9BAC representa una firma durante la neurodegeneración y el déficit de memoria de C9ALS/FTD.Files
s13148-020-0816-9.pdf
Files
(8.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:83b97ecaa0a68f6596fa844f2c7f894b
|
8.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- فقدان واسع النطاق للعلامة اللاجينية الصامتة H3K9me3 في الخلايا النجمية والخلايا العصبية جنبًا إلى جنب مع الضعف المعرفي المعتمد على الحصين في الفئران المعدلة وراثيًا C9orf72 BAC
- Translated title (French)
- Perte généralisée du marqueur épigénétique de silençage H3K9me3 dans les astrocytes et les neurones ainsi que des troubles cognitifs dépendants de l'hippocampe chez les souris transgéniques C9orf72 bac
- Translated title (Spanish)
- Pérdida generalizada de la marca epigenética de silenciamiento H3K9me3 en astrocitos y neuronas junto con deterioro cognitivo dependiente del hipocampo en ratones transgénicos C9orf72 BAC
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3009391341
- DOI
- 10.1186/s13148-020-0816-9
References
- https://openalex.org/W1509466986
- https://openalex.org/W1556269168
- https://openalex.org/W1603793127
- https://openalex.org/W1834348670
- https://openalex.org/W1858579514
- https://openalex.org/W1966735516
- https://openalex.org/W1971992148
- https://openalex.org/W1982725145
- https://openalex.org/W1991667131
- https://openalex.org/W1994350510
- https://openalex.org/W2002407852
- https://openalex.org/W2006588853
- https://openalex.org/W2010528085
- https://openalex.org/W2020216367
- https://openalex.org/W2028762358
- https://openalex.org/W2029733458
- https://openalex.org/W2030194678
- https://openalex.org/W2045151039
- https://openalex.org/W2054068057
- https://openalex.org/W2063996210
- https://openalex.org/W2064297857
- https://openalex.org/W2068363360
- https://openalex.org/W2073073462
- https://openalex.org/W2080324477
- https://openalex.org/W2083055539
- https://openalex.org/W2088483634
- https://openalex.org/W2101509528
- https://openalex.org/W2107660300
- https://openalex.org/W2109192152
- https://openalex.org/W2112913464
- https://openalex.org/W2114872355
- https://openalex.org/W2121784992
- https://openalex.org/W2128739333
- https://openalex.org/W2144063270
- https://openalex.org/W2147524392
- https://openalex.org/W2150523249
- https://openalex.org/W2154945114
- https://openalex.org/W2164983138
- https://openalex.org/W2171202442
- https://openalex.org/W2187620259
- https://openalex.org/W2189443629
- https://openalex.org/W2259022827
- https://openalex.org/W2329063786
- https://openalex.org/W2338545563
- https://openalex.org/W2340195634
- https://openalex.org/W2345667965
- https://openalex.org/W2412429117
- https://openalex.org/W2463708289
- https://openalex.org/W2514975062
- https://openalex.org/W2526258690
- https://openalex.org/W2556818673
- https://openalex.org/W2558920059
- https://openalex.org/W2618947559
- https://openalex.org/W2625667651
- https://openalex.org/W2768580979
- https://openalex.org/W2770153090
- https://openalex.org/W2773009313
- https://openalex.org/W2807979503
- https://openalex.org/W2884899270
- https://openalex.org/W2886109995
- https://openalex.org/W2888402488
- https://openalex.org/W2911503339
- https://openalex.org/W2914500235
- https://openalex.org/W2914644978
- https://openalex.org/W2978370872
- https://openalex.org/W4211108138