Étude sur la régulation de l’activation transcriptionnelle d’IRF1 en réponse au stress mutagène et son rôle dans la mort cellulaire et la réponse inflammatoire induites par les radiations

Contexte

Récemment, des études multi-omiques ont révélé le rôle clé des cellules structurelles dans la régulation immunitaire, mais les mécanismes restent flous. Sur cette base, cette étude explore principalement comment l’activation transcriptionnelle du facteur de régulation de l’interféron 1 (IRF1) détermine le destin des cellules structurelles et régule la communication entre les cellules structurelles et immunitaires lors d’une exposition aux rayonnements ionisants, aux substances chimiques cytotoxiques et à l’infection par le SARS-CoV-2.

Source de l’étude

Cet article a été réalisé conjointement par Fenghao Geng, Jianhui Chen, Bin Song et d’autres auteurs provenant d’institutions de recherche telles que l’Université du Sichuan, l’Université de Suzhou et l’École de médecine de Chengdu, et sera publié dans la revue “Cellular & Molecular Immunology” en 2024.

Objectif de l’étude

Cette étude vise à révéler l’activation transcriptionnelle d’IRF1 en réponse aux rayonnements ionisants et à explorer comment cela conduit à la mort cellulaire et à la réponse inflammatoire. Cela implique des mécanismes tels que la modification post-traductionnelle (PTM) dans la région du signal de localisation nucléaire et la régulation mutuelle du capteur d’ADN simple brin SSBP1.

Processus de recherche

Procédure expérimentale

1. Sélection et traitement des échantillons : Les auteurs ont exposé des échantillons biologiques de rats, de primates et d’humains aux rayonnements ionisants, et ont détecté les niveaux de protéine IRF1 à différents moments par immunohistochimie (IHC).
2. RNA-seq et RNA-seq unicellulaire (scRNA-seq) : Le séquençage à haut débit a été utilisé pour déterminer l’expression d’IRF1 dans différents types cellulaires de la peau de rat.
3. Observations et analyses expérimentales : Différentes lignées cellulaires ont été soumises à des rayonnements ionisants et à d’autres stimuli pour étudier la translocation nucléaire et l’activité transcriptionnelle d’IRF1, y compris des tests de rapporteur luciférase et des expériences de co-immunoprécipitation (Co-IP).
4. Analyse par spectrométrie de masse (MS) : Une analyse par spectrométrie de masse des modifications post-traductionnelles d’IRF1 a été réalisée.
5. Modélisation par knockout génique et mutants : Des souris knockout pour le gène IRF1 et des mutants IRF1 ont été utilisés pour étudier les mécanismes moléculaires de son activité.
6. Voies ssbp1 et cgas/Sting : Analyse de la fuite d’ADN mitochondrial et de son impact sur la voie de signalisation IRF1.

Principaux résultats expérimentaux

1. Changements d’expression d’IRF1 : Les résultats IHC montrent que l’expression d’IRF1 est régulée à la hausse après irradiation, visible dans différents échantillons de peau (rat, primate, etc.), et confirmée dans les données scRNA-seq pour différents types cellulaires.
2. Translocation nucléaire et activité transcriptionnelle : Les tests de luciférase et l’immunofluorescence ont montré une translocation nucléaire rapide et une augmentation de l’activité transcriptionnelle d’IRF1 après irradiation.
3. Rôle des modifications post-traductionnelles : L’analyse par spectrométrie de masse a révélé que la phosphorylation et l’acétylation dans la région du signal de localisation nucléaire d’IRF1 régulent significativement son activité transcriptionnelle.
4. Effet inhibiteur de ssbp1 : L’activité transcriptionnelle d’IRF1 est significativement inhibée par la protéine de liaison à l’ADN simple brin SSBP1, favorisant sa translocation nucléaire.
5. Régulation du destin cellulaire : IRF1, via sa translocation nucléaire et ses modifications post-traductionnelles, influence la prolifération, la migration et le vieillissement des cellules cutanées, en particulier à haute dose de radiation où la surexpression d’IRF1 augmente significativement le taux de mortalité cellulaire.
6. Réponse inflammatoire induite par les radiations : L’activation transcriptionnelle d’IRF1 est associée à l’infiltration de cellules inflammatoires dans les tissus cutanés, les souris knockout pour IRF1 montrant une réduction significative des lésions cutanées radio-induites.
7. Expériences d’intervention médicamenteuse : Grâce au criblage moléculaire et à la modélisation structurelle, deux inhibiteurs moléculaires ont été découverts qui inhibent significativement l’activité transcriptionnelle d’IRF1, validés in vitro et in vivo pour atténuer l’inflammation et la mort cellulaire induites par les radiations.

Principales conclusions

Cette étude révèle les voies d’activation d’IRF1 dans les cellules structurelles sous stress génotoxique. Il a été découvert qu’IRF1 détecte les fuites d’ADN mitochondrial et initie la voie de signalisation cgas/Sting, conduisant à la mort cellulaire inflammatoire et aux lésions cutanées radio-induites. Cela offre non seulement une nouvelle perspective sur le rôle d’IRF1 dans la réponse inflammatoire induite par les radiations, mais suggère également IRF1 comme cible thérapeutique potentielle.

Signification et valeur de l’étude

Cette recherche approfondit non seulement la compréhension du rôle des cellules structurelles dans la réponse immunitaire, mais fournit également une base théorique pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Les inhibiteurs d’IRF1 montrent un grand potentiel d’application, en particulier dans les domaines des lésions cutanées radio-induites et des maladies infectieuses (comme le COVID-19).

Points forts de la recherche

• Découverte de la translocation nucléaire et des modifications post-traductionnelles : Cette étude révèle pour la première fois le rôle crucial de la phosphorylation et de l’acétylation du signal de localisation nucléaire d’IRF1 sous stress radiatif.
• Rôle de ssbp1 : Proposition d’un nouveau mécanisme d’inhibition d’IRF1 dans les cellules structurelles, montrant que ssbp1 agit comme une protéine répressive d’IRF1, affectant significativement son activité et le destin cellulaire.
• Criblage et application de médicaments : Grâce à la modélisation moléculaire, deux nouveaux inhibiteurs moléculaires d’IRF1 ont été découverts, capables de prévenir efficacement la mort cellulaire et l’inflammation cutanée induites par les radiations.

Ces résultats fournissent non seulement de nouvelles cibles et options thérapeutiques pour les maladies inflammatoires induites par les radiations, mais ouvrent également une nouvelle compréhension du rôle des cellules structurelles dans la régulation immunitaire et la réponse au stress.