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Non-coding deletion induces 3D chromatin remodelling and PITX2 expression dysregulation associated with a syndromic cardiac disorder - 31/12/22

Doi : 10.1016/j.acvdsp.2022.10.222 
M. Baudic 1, , H. Murata 2, F. Bosada 3, U. Souto Melo 4, T. Aizawa 5, A. Guedon 6, P. Lindenbaum 7, J.-B. Gourraud 8, N. Makita 9, S. Mundlos 4, V.M. Christoffels 3, T. Makiyama 5, V. Probst 1, J.-J. Schott 1, J. Barc 8
1 L’institut du Thorax, Inserm UMR1087, CNRS UMR 6291, université Nantes, Nantes 
2 The department of cardiovascular medicine, Nippon Medical school, Tokyo, Japan 
3 Department of medical biology, Amsterdam Cardiovascular Sciences, Amsterdam University Medical Centers, Amsterdam, Netherlands 
4 Rg development and disease, Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlin, Germany 
5 Department of cardiovascular medicine, Kyoto University Graduate School of Medicine, Kyoto, Japan 
6 Service de cardiologie, l’institut du thorax, CHU Nantes, Nantes 
7 Nantes université, CNRS, Inserm, l’institut du thorax, Nantes 
8 Cardiovascular genetics, l’institut du thorax, Inserm UMR1087, CNRS UMR 6291, université Nantes, Nantes 
9 Cerebral and cardiovascular center, Research Institute and Omics Research Center, Osaka, Japan 

Corresponding author.

Résumé

Introduction

In a first family (family#1), we identified 53 members of whom 17 present a syndromic cardiac disorder characterized by electrical disorders (sinus node dysfunction, atrial fibrillation…) and developmental defects (atrial septal defect, valvopathy…) following an autosomal dominant model. Despite a strong linkage pointing to the 4q25 region, exome sequencing failed to identify causal variant. Interestingly, 6 additional non-related families presenting the same phenotype have been also identified.

Objective

Our aims are to identity the causal mutation and the molecular mechanism underlying this complex cardiac syndrome.

Method

Genetic study has been performed using whole-genome sequencing (WGS). Based on transgenic mouse strains, we assessed the impact of Family#1 mutation on the phenotype and on gene expression. Then, we generated human cardiomyocytes derived iPS cells (CM-iPS) isogenic models to evaluate the epigenome (CUT&RUN and ATAC-seq), transcriptome (RNA-seq) and topological associated domain (TAD) remodelling (Hi-C).

Results

By WGS we uncovered a deletion of 15kb in a gene desert area on 4q25, segregating in all affected relatives of Family#1. The 6 other families present overlapping deletions. Mouse model recapitulates the cardiac phenotype and exhibit a dysregulation of Pitx2 expression in cardiac specific compartments. Based on human CM-iPS models, epigenetic data highlight among the 15kb deletion a unique open region containing a CTCF binding site, crucial for delimiting TAD boundaries. Hi-C assay reveals the fusion of 2 TADs and highlights new interactions between PITX2 and atrial specific regulatory elements.

Conclusion

We identified a deletion located within a gene desert area associated with a complex cardiac disorder. The CTCF binding site contained in the deletion seems key in the TAD border. The TAD remodelling leads to new (regulatory) interactions and expression dysregulation of PITX2. We describe a new molecular mechanism implying a yet unidentified non-coding regulatory element of PITX2 and responsible for a complex electrical and developmental cardiac syndrome.

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Vol 15 - N° 1

P. 115-116 - janvier 2023 Retour au numéro
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  • TREKING: TaRgEting NK cells in post-Ischemic cardiac remodeliNG
  • R. Cohen, V. Duval, R. Al Rifai, J. Vilar, J.-S. Silvestre, A. Tedgui, Z. Mallat, H. Ait-Oufella
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  • Immune checkpoint regulation of cardiac lymphatic remodeling in cardiovascular diseases
  • T. Lemarcis, C. Héron, C. Valentin, C. Thuiliiez, M. Valet, G. Riou, R. Hardet, H. Dauchel, S. Adriouch, E. Brakenhielm, V. Tardif (San Martin)

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