Il demetilasi dell'RNA FTO guida lo sviluppo cerebellare attraverso il controllo dell'acetilazione degli istoni

Il cervelletto, pur rappresentando solo il 10% della massa cerebrale, contiene oltre l'80% dei neuroni del cervello ed è fondamentale per la coordinazione motoria e la cognizione. Un'alterazione dello sviluppo cerebellare è alla base di condizioni come l'atassia spinocerebellare, la disabilità intellettiva e i disturbi dello spettro autistico. I meccanismi epigenetici—tra cui la metilazione dell'RNA m6A—sono sempre più riconosciuti come regolatori chiave di questo processo; tuttavia, il ruolo specifico della demetilasi dell'RNA FTO nello sviluppo cerebellare prenatale non era stato precedentemente chiarito.

Per affrontare questa questione, i ricercatori hanno generato topi con knockout totale di Fto (FtoKO) su sfondo C57BL/6 e hanno esaminato i fenotipi cerebellari nelle fasi embrionali (E13.5) e postnatali precoci (P3). Valutazioni comportamentali—tra cui i test di sospensione dalla coda, dell'impronta plantare e del rotarod—hanno confermato che i topi FtoKO sviluppavano atassia cerebellare con tremore e anomalie dell'andatura. La colorazione istologica di Nissl e l'immunofluorescenza hanno rivelato un'aumentata espressione del marcatore neuronale precoce TUJ1, associata a livelli ridotti dei geni implicati nella staminalità e nell'auto-rinnovamento dei progenitori neurali (Sox2, Sox9, Nestin, Pax6) e del marcatore neuronale maturo Map2, indicando una differenziazione neuronale prematura e aberrante.

Mediante m6A-RIP-seq (MeRIP-seq), il gruppo ha confermato livelli globalmente elevati di modificazione m6A nei cervelletti FtoKO. Tra i trascritti che acquisivano marcature m6A, Kat8—che codifica l'istonaacetiltransferasi KAT8 responsabile dell'acetilazione H4K16—risultava specificamente sovraregolato in modo m6A-dipendente. Studi di co-immunoprecipitazione hanno dimostrato che la proteina lettrice di m6A IGF2BP3 interagisce fisicamente con KAT8, reclutandola nelle regioni regolatorie dei geni. Il sequenziamento CUT&Tag ha mostrato un'elevata acetilazione H4K16 a livello genomico, mentre l'ATAC-seq ha confermato un aumento dell'accessibilità della cromatina nei loci associati alle vie dello sviluppo neurale nel tessuto FtoKO.

Esperimenti di recupero funzionale mediante sovraespressione di FTO di tipo selvatico, ma non di un mutante FTO cataliticamente inattivo (H231A/D233A), hanno ripristinato i normali livelli di m6A e invertito il fenotipo di differenziazione aberrante, confermando che l'attività demetilasica di FTO è essenziale. Questi risultati delineano un nuovo asse regolatorio: perdita di FTO → m6A elevato sull'mRNA di Kat8 → reclutamento di KAT8 mediato da IGF2BP3 → iperacetilazione H4K16 → apertura della cromatina → disregolazione trascrizionale dei geni dello sviluppo neurale.

Questo studio stabilisce un collegamento meccanicistico diretto tra l'epitrascrittomica dell'RNA e la riprogrammazione epigenetica basata sugli istoni nel cervello in sviluppo, con implicazioni per la comprensione dei disturbi del neurosviluppo associati a varianti di FTO o alla disregolazione della via m6A.