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Paraqindes H, Mourksi NEH, Ballesta S, Hedjam J, Bourdelais F, Fenouil T, Picart T, Catez F, Combe T, Ferrari A, Kielbassa J, Thomas E, Tonon L, Viari A, Attignon V, Carrere M, Perrossier J, Giraud S, Vanbelle C, Gabut M, Bergeron D, Scott MS, Castro Vega L, Magne N, Huillard E, Sanson M, Meyronet D, Diaz JJ, Ducray F, Marcel V, Durand S. Isocitrate dehydrogenase wt and IDHmut adult-type diffuse gliomas display distinct alterations in ribosome biogenesis and 2'O-methylation of ribosomal RNA. Neuro Oncol 2023; 25:2191-2206. [PMID: 37531290 PMCID: PMC10708943 DOI: 10.1093/neuonc/noad140] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/01/2023] [Indexed: 08/04/2023] Open
Abstract
BACKGROUND High-grade adult-type diffuse gliomas (HGGs) constitute a heterogeneous group of aggressive tumors that are mostly incurable. Recent advances highlighting the contribution of ribosomes to cancer development have offered new clinical perspectives. Here, we uncovered that isocitrate dehydrogenase (IDH)wt and IDHmut HGGs display distinct alterations of ribosome biology, in terms of rRNA epitranscriptomics and ribosome biogenesis, which could constitute novel hallmarks that can be exploited for the management of these pathologies. METHODS We analyzed (1) the ribosomal RNA 2'O-ribose methylation (rRNA 2'Ome) using RiboMethSeq and in-house developed bioinformatics tools (https://github.com/RibosomeCRCL/ribomethseq-nfandrRMSAnalyzer) on 3 independent cohorts compiling 71 HGGs (IDHwt n = 30, IDHmut n = 41) and 9 non-neoplastic samples, (2) the expression of ribosome biogenesis factors using medium throughput RT-qPCR as a readout of ribosome biogenesis, and (3) the sensitivity of 5 HGG cell lines to RNA Pol I inhibitors (CX5461, BMH-21). RESULTS Unsupervised analysis demonstrated that HGGs could be distinguished based on their rRNA 2'Ome epitranscriptomic profile, with IDHwt glioblastomas displaying the most significant alterations of rRNA 2'Ome at specific sites. In contrast, IDHmut HGGs are largely characterized by an overexpression of ribosome biogenesis factors compared to non-neoplastic tissues or IDHwt glioblastomas. Finally, IDHmut HGG-derived spheroids display higher cytotoxicity to CX5461 than IDHwt glioblastoma, while all HGG spheroids display a similar cytotoxicity to BMH-21. CONCLUSIONS In HGGs, IDH mutational status is associated with specific alterations of the ribosome biology and with distinct sensitivities to RNA Pol I inhibitors.
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Affiliation(s)
- Hermes Paraqindes
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Nour-El-Houda Mourksi
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Samantha Ballesta
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Plateforme 3D-ONCO, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Centre Léon Bérard, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (CRCL), Lyon, France
| | - Jordan Hedjam
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Fleur Bourdelais
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Tanguy Fenouil
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Hospices Civils de Lyon, Laboratoire de biologie médicale et d’anatomie pathologique, Lyon, France
| | - Thiébaud Picart
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Hospices Civils de Lyon, Laboratoire de biologie médicale et d’anatomie pathologique, Lyon, France
| | - Frédéric Catez
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Théo Combe
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Anthony Ferrari
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Janice Kielbassa
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Emilie Thomas
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Laurie Tonon
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Alain Viari
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Synergie Lyon Cancer, Gilles Thomas Bioinformatics Platform, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- INRIA Grenoble Rhône-Alpes, Montbonnot-Saint-Martin, France
| | - Valéry Attignon
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Cancer Genomics Platform, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Marjorie Carrere
- Cancer Genomics Platform, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Jessie Perrossier
- Cancer Genomics Platform, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Stéphane Giraud
- Plateforme 3D-ONCO, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Centre Léon Bérard, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (CRCL), Lyon, France
| | - Christophe Vanbelle
- Plateforme d’Imagerie Cellulaire, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Centre Léon Bérard, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (CRCL), Lyon, France
| | - Mathieu Gabut
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Danny Bergeron
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada
| | - Michelle S Scott
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canada
| | - Luis Castro Vega
- Sorbonne Université, Inserm, CNRS, UMRS1127, Institut du Cerveau, ICM, AP-HP, Hôpitaux Universitaires La Pitié Salpêtrière – Charles Foix, Service de Neurologie 2-Mazarin, Paris, France
| | - Nathalie Magne
- Sorbonne Université, Inserm, CNRS, UMRS1127, Institut du Cerveau, ICM, AP-HP, Hôpitaux Universitaires La Pitié Salpêtrière – Charles Foix, Service de Neurologie 2-Mazarin, Paris, France
| | - Emmanuelle Huillard
- Sorbonne Université, Inserm, CNRS, UMRS1127, Institut du Cerveau, ICM, AP-HP, Hôpitaux Universitaires La Pitié Salpêtrière – Charles Foix, Service de Neurologie 2-Mazarin, Paris, France
| | - Marc Sanson
- Sorbonne Université, Inserm, CNRS, UMRS1127, Institut du Cerveau, ICM, AP-HP, Hôpitaux Universitaires La Pitié Salpêtrière – Charles Foix, Service de Neurologie 2-Mazarin, Paris, France
| | - David Meyronet
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Hospices Civils de Lyon, Laboratoire de biologie médicale et d’anatomie pathologique, Lyon, France
| | - Jean-Jacques Diaz
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - François Ducray
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
- Hospices Civils de Lyon, Service de neuro-oncologie, Hôpital Pierre Wertheimer, Lyon, France
| | - Virginie Marcel
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
| | - Sébastien Durand
- LabEx Dev2CAN, Institut Convergence Plascan, Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Inserm U1052, CNRS UMR5286, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon, Centre Léon Bérard, CEDEX 08, Lyon, France
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Bergeron D, Faucher-Giguère L, Emmerichs AK, Choquet K, Song KS, Deschamps-Francoeur G, Fafard-Couture É, Rivera A, Couture S, Churchman LS, Heyd F, Abou Elela S, Scott MS. Intronic small nucleolar RNAs regulate host gene splicing through base pairing with their adjacent intronic sequences. Genome Biol 2023; 24:160. [PMID: 37415181 PMCID: PMC10324135 DOI: 10.1186/s13059-023-03002-y] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/25/2022] [Accepted: 06/29/2023] [Indexed: 07/08/2023] Open
Abstract
BACKGROUND Small nucleolar RNAs (snoRNAs) are abundant noncoding RNAs best known for their involvement in ribosomal RNA maturation. In mammals, most expressed snoRNAs are embedded in introns of longer genes and produced through transcription and splicing of their host. Intronic snoRNAs were long viewed as inert passengers with little effect on host expression. However, a recent study reported a snoRNA influencing the splicing and ultimate output of its host gene. Overall, the general contribution of intronic snoRNAs to host expression remains unclear. RESULTS Computational analysis of large-scale human RNA-RNA interaction datasets indicates that 30% of detected snoRNAs interact with their host transcripts. Many snoRNA-host duplexes are located near alternatively spliced exons and display high sequence conservation suggesting a possible role in splicing regulation. The study of the model SNORD2-EIF4A2 duplex indicates that the snoRNA interaction with the host intronic sequence conceals the branch point leading to decreased inclusion of the adjacent alternative exon. Extended SNORD2 sequence containing the interacting intronic region accumulates in sequencing datasets in a cell-type-specific manner. Antisense oligonucleotides and mutations that disrupt the formation of the snoRNA-intron structure promote the splicing of the alternative exon, shifting the EIF4A2 transcript ratio away from nonsense-mediated decay. CONCLUSIONS Many snoRNAs form RNA duplexes near alternative exons of their host transcripts, placing them in optimal positions to control host output as shown for the SNORD2-EIF4A2 model system. Overall, our study supports a more widespread role for intronic snoRNAs in the regulation of their host transcript maturation.
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Affiliation(s)
- Danny Bergeron
- Département de Biochimie Et Génomique Fonctionnelle, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Laurence Faucher-Giguère
- Département de Microbiologie Et d'infectiologie, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Ann-Kathrin Emmerichs
- Institute of Chemistry and Biochemistry, Freie Universität Berlin, Laboratory of RNA Biochemistry, Takustrasse 6, 14195, Berlin, Germany
| | - Karine Choquet
- Department of Genetics, Blavatnik Institute, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115, USA
| | - Kristina Sungeun Song
- Département de Biochimie Et Génomique Fonctionnelle, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Gabrielle Deschamps-Francoeur
- Département de Biochimie Et Génomique Fonctionnelle, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Étienne Fafard-Couture
- Département de Biochimie Et Génomique Fonctionnelle, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Andrea Rivera
- Département de Microbiologie Et d'infectiologie, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Sonia Couture
- Département de Microbiologie Et d'infectiologie, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - L Stirling Churchman
- Department of Genetics, Blavatnik Institute, Harvard Medical School, Boston, MA, 02115, USA
| | - Florian Heyd
- Institute of Chemistry and Biochemistry, Freie Universität Berlin, Laboratory of RNA Biochemistry, Takustrasse 6, 14195, Berlin, Germany
| | - Sherif Abou Elela
- Département de Microbiologie Et d'infectiologie, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada
| | - Michelle S Scott
- Département de Biochimie Et Génomique Fonctionnelle, Faculté de Médecine Et Des Sciences de La Santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, J1E 4K8, Canada.
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Bergeron D, Paraqindes H, Fafard-Couture É, Deschamps-Francoeur G, Faucher-Giguère L, Bouchard-Bourelle P, Abou Elela S, Catez F, Marcel V, Scott M. snoDB 2.0: an enhanced interactive database, specializing in human snoRNAs. Nucleic Acids Res 2022; 51:D291-D296. [PMID: 36165892 PMCID: PMC9825428 DOI: 10.1093/nar/gkac835] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/09/2022] [Revised: 09/06/2022] [Accepted: 09/16/2022] [Indexed: 01/29/2023] Open
Abstract
snoDB is an interactive database of human small nucleolar RNAs (snoRNAs) that includes up-to-date information on snoRNA features, genomic location, conservation, host gene, snoRNA-RNA targets and snoRNA abundance and provides links to other resources. In the second edition of this database (snoDB 2.0), we added an entirely new section on ribosomal RNA (rRNA) chemical modifications guided by snoRNAs with easy navigation between the different rRNA versions used in the literature and experimentally measured levels of modification. We also included new layers of information, including snoRNA motifs, secondary structure prediction, snoRNA-protein interactions, copy annotations and low structure bias expression data in a wide panel of tissues and cell lines to bolster functional probing of snoRNA biology. Version 2.0 features updated identifiers, more links to external resources and duplicate entry resolution. As a result, snoDB 2.0, which is freely available at https://bioinfo-scottgroup.med.usherbrooke.ca/snoDB/, represents a one-stop shop for snoRNA features, rRNA modification targets, functional impact and potential regulators.
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Affiliation(s)
- Danny Bergeron
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Hermes Paraqindes
- Inserm U1052, CNRS UMR5286 Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, F-69000 Lyon, France,Centre Léon Bérard, F-69008 Lyon, France,Université de Lyon 1, F-69000 Lyon, France
| | - Étienne Fafard-Couture
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Gabrielle Deschamps-Francoeur
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Laurence Faucher-Giguère
- Département de microbiologie et d’infectiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Philia Bouchard-Bourelle
- Département de biochimie et génomique fonctionnelle, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Sherif Abou Elela
- Département de microbiologie et d’infectiologie, Faculté de médecine et des sciences de la santé, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1E 4K8, Canada
| | - Frédéric Catez
- Inserm U1052, CNRS UMR5286 Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, F-69000 Lyon, France,Centre Léon Bérard, F-69008 Lyon, France,Université de Lyon 1, F-69000 Lyon, France,Institut Convergence PLAsCAN, F-69373 Lyon, France
| | - Virginie Marcel
- Inserm U1052, CNRS UMR5286 Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, F-69000 Lyon, France,Centre Léon Bérard, F-69008 Lyon, France,Université de Lyon 1, F-69000 Lyon, France,Institut Convergence PLAsCAN, F-69373 Lyon, France
| | - Michelle S Scott
- To whom correspondence should be addressed. Tel: +1 819 821 8000 (Ext 72123);
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