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RNA expression changes driven by altered epigenetics status related to NASH etiology - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116508 
Daniel Castellano-Castillo a, Bruno Ramos-Molina b, , María Dolores Frutos c, Isabel Arranz-Salas d, e, f, Armando Reyes-Engel g, María Isabel Queipo-Ortuño a, g, , Fernando Cardona g
a Unidad de Gestión Clínica Intercentros de Oncología Médica, Hospitales Universitarios Regional y Virgen de la Victoria, Instituto de Investigación Biomédica de Málaga (IBIMA)-CIMES-UMA, Málaga 29010, Spain 
b Obesity, Diabetes and Metabolism Laboratory, Biomedical Research Institute of Murcia (IMIB), Murcia 30120, Spain 
c General and Digestive System Surgery Department, Virgen de la Arrixaca University Hospital, Murcia 31020, Spain 
d Instituto de Investigación Biomédica de Málaga-Plataforma BIONAND (IBIMA), Virgen de la Victoria University Hospital, Malaga University, 2ª Planta, Campus Teatinos S/N, Málaga 29010, Spain 
e Department of Human Physiology, Human Histology, Anatomical Pathology and Physical Education, Malaga University, Málaga 29010, Spain 
f 11 Department of Anatomical Pathology, Virgen de la Victoria Hospital, Málaga, Spain 
g Departamento de especialidades Quirúrgicas, Bioquímica e Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad de Málaga, 29010, Spain 

Corresponding author.⁎⁎Corresponding author at: Departamento de especialidades Quirúrgicas, Bioquímica e Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad de Málaga, 29010, Spain.Departamento de especialidades Quirúrgicas, Bioquímica e Inmunología, Facultad de Medicina, Universidad de Málaga29010Spain

Abstract

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a growing health problem due to the increased obesity rates, among other factors. In its more severe stage (NASH), inflammation, hepatocellular ballooning and fibrosis are present in the liver, which can further evolve to total liver dysfunction or even hepatocarcinoma. As a metabolic disease, is associated to environmental factors such as diet and lifestyle conditions, which in turn can influence the epigenetic landscape of the cells, affecting to the gene expression profile and chromatin organization. In this study we performed ATAC-sequencing and RNA-sequencing to interrogate the chromatin status of liver biopsies in subjects with and without NASH and its effects on RNA transcription and NASH etiology. NASH subjects showed transcriptional downregulation for lipid and glucose metabolic pathways (e.g., ABC transporters, AMPK, FoxO or insulin pathways). A total of 229 genes were differentially enriched (ATAC and mRNA) in NASH, which were mainly related to lipid transport activity, nuclear receptor-binding, dicarboxylic acid transporter, and PPARA lipid regulation. Interpolation of ATAC data with known liver enhancer regions showed differential openness at 8 enhancers, some linked to genes involved in lipid metabolism, (i.e., FASN) and glucose homeostasis (i.e., GCGR). In conclusion, the chromatin landscape is altered in NASH patients compared to patients without this liver condition. This alteration might cause mRNA changes explaining, at least partially, the etiology and pathophysiology of the disease.

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Graphical Abstract




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Highlights

NASH-associated open chromatin regions pinpoint gene promoters for lipid metabolism.
21% of deregulated mRNAs in NASH are linked to altered chromatin regions.
Transcriptome and chromatin deregulation converge on lipid metabolism pathways and PPARA signaling.
Deregulated enhancers in NASH are intricately linked to genes controlling lipid and glucose metabolism.

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Abbreviations : NAFLD, NASH, ATAC-seq, SREBP, PPARA

Keywords : Epigenetics, NASH, obesity, ATACseq, chromatin openness, liver


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