Functional characterization of INTS11 loss-of-function in zebrafish

Abstract

Le gène INTS11 est une sous-unité catalytique du complexe Integrator qui joue un rôle central dans le traitement de divers ARN naissants. Récemment, des patients présentant des mutations de perte de fonction dans le gène INTS11 ont été signalés comme ayant des problèmes neurodéveloppementaux graves, des problèmes ataxiques et des retards de développement globaux. À ce jour, aucune mutation dans INTS11 n'a été liée à des maladies humaines, et aucune preuve ne soutient leur rôle dans des problèmes neurodéveloppementaux. Par conséquent, nous avons développé un modèle INTS11 knock-out (KO) F0 CRISPRant chez le poisson-zèbre pour caractériser fonctionnellement les mutations de perte de fonction de ce gène in vivo. Nos larves INTS11-KO présentent une accumulation accrue de snARN mal traités, confirmant la perturbation de la fonction du gène. De plus, les larves INTS11-KO meurent prématurément à 14 jours et présentent un phénotype comportemental aberrant, similaire à d'autres modèles génétiques de poisson-zèbre des troubles neurodéveloppementaux. Aussi, les larves INTS11-KO présentent une réduction de la taille du cerveau avec une réduction du contenu neuronal. Enfin, nos résultats d'immunomarquage ont révélé une réduction de la taille du cervelet chez les larves INTS11-KO. Dans l'ensemble, ces données soutiennent le rôle d'INTS11 dans le développement cérébral et sont cohérentes avec les retards neurodéveloppementaux décrits chez les patients présentant des mutations délétères dans ce gène. Notre étude montre comment des organismes modèles simples tels que le poisson-zèbre peuvent aider à caractériser l'étiologie génétique des troubles génétiques. Les résultats de nos recherches pourraient contribuer à des diagnostics plus précis et ouvrir la voie à la découverte de mécanismes pathogènes clés qui pourraient être exploités pour le développement de traitements pour les patients présentant des mutations dans INTS11.

The INTS11 gene is a catalytic subunit of the Integrator complex that plays a central role in processing various nascent RNAs. Recently, patients with loss-of-function mutations in the INTS11 gene have been reported to have severe neurodevelopmental issues, ataxic problems, and global developmental delays. To date, mutations in INTS11 have not been linked to human diseases, and no evidence supports their role in neurodevelopmental problems. Therefore, we developed an ints11 F0 CRISPRant knock-out (KO) model in zebrafish to functionally characterize loss-of-function mutations in this gene in vivo. Our ints11-KO larvae exhibited an increased accumulation of unprocessed snRNAs, confirming the disruption of the ints11 function. Moreover, ints11-KO larvae die prematurely by 14 days of age and display an aberrant behavioural phenotype, similar to other zebrafish genetic models of neurodevelopmental disorders. Furthermore, ints11-KO larvae show reduced brain size with reduced neuronal content. Finally, immunostaining results revealed a reduction in cerebellum size in our ints11-KO. Altogether, these data support the role of INTS11 in brain development and are consistent with the neurodevelopment delays described in patients with deleterious mutations in this gene. Our study shows how simple model organisms like zebrafish can help characterize the genetic etiology of genetic disorders. The results from our research could aid in more accurate diagnoses and open the path to unveiling key pathogenic mechanisms that could be leveraged for the development of treatment for patients with mutations in INTS11.