Análisis transcriptómico del espliceosoma en tejido cardíaco de pacientes con insuficiencia cardiaca. Relación con la función ventricular

Abstract

[ES] La insuficiencia cardiaca (IC) es un síndrome multifactorial cuya incidencia y prevalencia han aumentado en los últimos años. Sus principales etiologías, la miocardiopatía isquémica y la miocardiopatía dilatada aún no tienen un tratamiento específico. Por ello, existe la necesidad de estudiar nuevas estrategias y tratar de conocer los mecanismos moleculares de este síndrome. Algunos procesos moleculares han sido demostrados como alterados en la IC anteriormente, sin embargo, pocos son los estudios que ahondan en el posible papel del splicing y la maquinaria molecular que lo lleva a cabo, el espliceosoma. El espliceosoma es un complejo formado por proteínas y ARN que cataliza la eliminación de intrones del ARN premensajero (preARNm) y el empalme de exones codificantes para producir ARNm maduros. Una serie de ribonucleoproteínas nucleares pequeñas(snRNP), U1, U2, U5 y U4/U6, se ensamblan al sustrato de preARNm junto con otro tipo de proteínas para formar el espliceosoma. Se trata, por lo tanto, de una estructura importante implicada en la transcripción de genes. Este proceso ocurre de manera secuencial, siguiendo las fases de ensamblaje, activación, reacción de splicing y desensamblaje. Para el estudio de este complejo, identificamos y estudiamos 71 genes presentes en la formación del complejo. Estas moléculas son las formadoras de los cinco complejos snRNP. El estudio se realizó mediante un análisis transcriptómico por RNAseq, se analizaron los niveles de expresión de ARNm de los genes seleccionados en corazones explantados de pacientes con miocardiopatía isquémica y dilatada e individuos control. Comparando los resultados obtenidos en las dos etiologías, miocardiopatía isquémica y miocardiopatía dilatada, con los obtenidos en individuos control, hemos obtenido un total de 11 genes desregulados en IC: HNRPA, TET1, U2AF2, SF3A1, SF3A2, DDX46, PPIH, Prpf8, SNRNP200, BUD31 y RBM22; confirmando que la maquinaria del espliceosoma se encuentra alterada en este síndrome. Además, hemos visto que el proceso está alterado en tres de sus cuatro fases, ensamblaje, activación y reacción de splicing, siendo la fase de ensamblaje la más alterada, incluyendo los genes HNRPA, TET1, U2AF2, SF3A1, SF3A2 y DDX46. De los cinco complejos U estudiados, U2 presenta la mayor proporción de genes alterados en IC (U2AF2, SF3A1, SF3A2 y DDX46). En U5 sus dos genes principales, PRPF8 y SNRNP200 se encuentran infraexpresados en IC y en Prp19 BUD31 y RBM22 aumentan su expresión. Nuestros datos demuestran la existencia de modificaciones en la maquinaria molecular del espliceosoma durante insuficiencia cardiaca que podrían explicar alteraciones en la expresión de genes implicados en la contracción cardiaca.

[EN] Heart failure (HF) is a multifactorial syndrome whose incidence and prevalence has increased in recent years. Its main etiologies, ischemic cardiomyopathy and dilated cardiomyopathy do not yet have a specific treatment. Therefore, there is a need to study new strategies and try to understand the molecular mechanisms of this syndrome. Some molecular processes have been shown to be altered in HF before, however, few studies delve into the possible role of splicing and the molecular machinery that performs it, the spliceosome. The spliceosome is a complex made up of proteins and RNA that catalyzes the removal of intronsfrom pre-messenger RNA (premRNA) and splicing coding exonsto produce mature mRNAs. A series of small nuclear ribonucleoproteins (snRNP), U1, U2, U5 and U4/U6 are assembled to the premRNA substrate along with other types of proteins to form the spliceosome. It is therefore an important structure involved in gene transcription. This process occurs sequentially, following the assembly, activation, splicing reaction, and disassembly phases. For the study of this complex, we identified and studied 71 genes present in the formation ofthe complex. These molecules are the formators of the five snRNP complexes. The study was conducted using a transcriptomic analysis by RNAseq, the mRNA expression levels of the selected genes were analyzed in explanted hearts of patients with ischemic and dilated cardiomyopathy and control individuals. Comparing the results obtained in the two etiologies, ischemic cardiomyopathy and dilated cardiomyopathy, with those obtained in control individuals, we have obtained a total of 11 deregulated genes in IC: HNRPA, TET1, U2AF2, SF3A1, SF3A2, DDX46, PPIH, Prpf8, SNRNP200, BUD31 and RBM22;confirming that the spliceosome machinery is altered in this syndrome. In addition, we have seen that the process is altered in three of its four phases, assembly, activation and splicing reaction, with the assembly phase being the most altered, including the HNRPA, TET1, U2AF2, SF3A1, SF3A2 and DDX46 genes. Of the five U complexes studied, U2 has the highest proportion of altered genes in IC (U2AF2, SF3A1, SF3A2, and DDX46). In U5 its two main genes, PRPF8 and SNRNP200 are underexpressed in IC and in Prp19, BUD31 and RBM22 increase their expression. Our data demonstrate changes in the molecular machinery of the spliceosome during heart failure that could explain alterations in the expression of genes involved in cardiac contraction.