ARNm de PKD1 e PKD2 cis - Grupo de contador de dinheiro de Nantong

Nature Communications volume 13, número do artigo: 4765 (2022) Citar este artigo

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A doença renal policística autossômica dominante (ADPKD), entre as condições genéticas humanas mais comuns e uma etiologia frequente de insuficiência renal, é causada principalmente por mutações PKD1 heterozigóticas. A formação de cistos renais ocorre quando a dosagem de PKD1 cai abaixo de um limite crítico. No entanto, não existe nenhuma estrutura para aproveitar o alelo restante ou reverter o declínio da PKD1. Aqui, mostramos que os mRNAs produzidos pelo alelo PKD1 não inativado são reprimidos através do seu elemento de ligação 3'-UTR miR-17. A eliminação deste motivo (Pkd1∆17) melhora a estabilidade do mRNA, aumenta os níveis de policistina-1 e alivia o crescimento de cistos em modelos de PKD celular, ex vivo e de camundongo. Notavelmente, o Pkd2 também é inibido através do seu motivo 3'-UTR miR-17, e a desrepressão da Policistina-2 induzida por Pkd2∆17 retarda o crescimento do cisto em modelos mutantes de Pkd1. Além disso, o bloqueio agudo da inibição cis de Pkd1/2, inclusive após o início do cisto, atenua a PKD murina. Finalmente, a modelagem dos alelos PKD1∆17 ou PKD2∆17 em culturas primárias de ADPKD derivadas de pacientes leva a cistos menores, proliferação reduzida, menor expressão de pCreb1 e melhor potencial de membrana mitocondrial. Assim, evitar a interferência cis 3'-UTR e melhorar a tradução do mRNA de PKD1/2 é uma abordagem potencialmente agnóstica de detenção de ADPKD.

Estima-se que 12,5 milhões de pessoas em todo o mundo sofram de doença renal policística autossômica dominante (DRPAD), tornando-a uma das condições monogenéticas mais comuns conhecidas pela humanidade. Uma característica clínica da DRPAD é o crescimento incessante de inúmeros cistos cheios de líquido nos rins, que substituem o parênquima normal e, ao longo de décadas, causam aumento renal bilateral maciço e insuficiência renal1. ADPKD ocorre devido a mutações heterozigóticas com perda de função em PKD1 (~78% dos casos) ou PKD2 (~15% dos casos). A hipótese clássica para o início do cisto é que, além de uma mutação inativadora da linha germinativa em um alelo do gene PKD, há inativação somática (referida como o segundo acerto) no outro alelo, causando uma perda completa da expressão da policistina na célula. . No entanto, nos últimos anos, diversas linhas de evidência apoiam o limiar de dose genética como um mecanismo envolvido na cistogênese2,3. Esta hipótese postula que a perda completa de PKD1 não é necessária, mas sim a cistogênese ocorre se a dosagem funcional de PKD1 cair abaixo de um limiar crítico. Apoiando o modelo de dosagem genética, a inativação da segunda mutação não é uma característica universal, especialmente em cistos menores de ADPKD4,5,6,7. É importante ressaltar que muitos indivíduos com ADPKD continuam a ter expressão residual de PC1 porque carregam mutações de PKD1 na linha germinativa missense (em vez de inativadoras)8,9,10. Como prova de princípio, a redução da dose de Pkd1 é suficiente para produzir PKD em ratos, porcos e macacos4,11,12,13,14,15,16. Assim, se a dosagem reduzida causar ADPKD, o aumento da expressão do alelo PKD1 normal poderia interromper o distúrbio. No entanto, apesar deste potencial transformador, os factores que regem a dosagem de PKD1 na ADPKD são na sua maioria desconhecidos e, actualmente, não existem mecanismos para activar o alelo PKD1 normal.

A região 3' não traduzida (3'-UTR), a porção de mRNA que fica imediatamente a jusante do códon de terminação da tradução, protege o mRNA da degradação e facilita a tradução através de sua cauda poli (A) . Paradoxalmente, a 3'-UTR, através da interação com microRNAs (miRNAs), também pode mediar a repressão ou morte da tradução do mRNA . A maioria dos mRNA 3'-UTRs abriga elementos de ligação ao miRNA (MBEs) evolutivamente conservados, implicando que a inibição cis da tradução é um modo generalizado de regulação da produção gênica . No entanto, este aspecto intrigante da função 3'-UTR é mal delineado. A previsão é que os MBEs individuais tenham um impacto menor na função do mRNA do hospedeiro, considerando que os miRNAs atuam principalmente como reostatos e reprimem modestamente os alvos do mRNA. Contrariamente a esta lógica predominante, raciocinamos que, sob certas circunstâncias, como quando a dosagem genética já é reduzida devido à haploinsuficiência, a inibição cis mediada por MBE do alelo restante poderia ter um efeito modificador da doença, governando a produção final de proteína.

100 mg/dl and serum creatinine of >0.4 mg/dl (Fig. 3b). Founder #3 Pkd1RC∆17/- mice exhibited minimal disease progression with average BUN < 30 mg/dl and serum creatinine <0.2 mg/dl (Fig. 3a, b)./p>

95% of dysregulated mRNAs in Pkd1RC/- kidneys showed improved (or normalized) expression in Pkd1RC∆17/- kidneys (Fig. 3c). Consistent with the RNA-seq data, immunoblot analysis revealed reduced c-Myc and Yap1 in the kidneys of 18-day-old Pkd1RC∆17/- mice compared to Pkd1RC/- mice (Supplementary Fig. 9f). Finally, immunofluorescence analysis demonstrated fewer anti-phospho-Histone-H3-positive cells, indicating lower proliferation, and reduced anti-pCreb1 and anti-MRC1 signals, implying attenuated c-AMP signaling and cyst-associated inflammation, respectively, in kidneys of 18-day-old and 18-week-old Pkd1RC∆17/- mice compared to Pkd1RC/- mice (Fig. 3d)./p> 10-fold higher KW/BW ratio and elevated BUN and serum creatinine in PBS and control oligonucleotide-treated mice compared to age-matched wildtype mice (Fig. 5d–g). Strikingly, PKD was virtually prevented, and renal function remained normal in P18 RGLS4326-treated Pkd1RC/- mice (Fig. 5d–g). In the second study, we began treatment at P16 when Pkd1RC/- mice had already developed cystic disease. By P26, one out of 15 control oligonucleotide-treated mice had died, and the surviving mice had developed progressive kidney enlargement and near-fatal kidney failure. In contrast, we observed attenuation of PKD progression and stabilization of kidney function in RGLS4326-treated Pkd1RC/--KO mice (Fig. 5h–k). Finally, in a third study, we assessed the long-term effects of Pkd1/2 derepression in mice that had already developed PKD. We treated Pkd1RC/- mice on P16 and P17 with the vehicle, 20 mg/kg RGLS4326, or 20 mg/kg control oligonucleotide. These mice then received their respective treatment regimens every week until 18 weeks of age. A fourth group of Pkd1RC/- mice received 20 mg/kg RGLS4326 treatment on P16 and P17 and every other week thereafter. 85.7% (12 out of 14) of PBS-treated and 100% (14 out of 14) of control oligonucleotide-treated Pkd1RC/--KO mice succumbed to their disease before 18 weeks of age. In contrast, 70% (7 out of 10) and 50% (5 out of 10) of Pkd1RC/- mice treated with RGLS4326 bi-monthly or weekly, respectively, survived until 18 weeks of age (Fig. 5m). Furthermore, we noted substantially preserved kidney parenchyma (Fig. 5l and Supplementary Fig. 15) and reduced KW/BW (Fig. 5n) among the surviving mice in the RGLS4326 group. Thus, acute pharmaceutical Pkd1/2 derepression, including after cyst onset, attenuates murine PKD./p>