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E4F1 coordinates pyruvate metabolism and the activity of the elongator complex to ensure translation fidelity during brain development.
Di Michele, Michela; Attina, Aurore; Roux, Pierre-François et al.
2025In Nature Communications, 16 (1), p. 67
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Keywords :
Pyruvic Acid; Pyruvate Dehydrogenase Complex; RNA, Transfer; Dihydrolipoyllysine-Residue Acetyltransferase; Basic-Leucine Zipper Transcription Factors; Uridine; ELP3 protein, human; Nerve Tissue Proteins; Histone Acetyltransferases; Animals; Mice; Humans; Pyruvate Dehydrogenase Complex/metabolism; Pyruvate Dehydrogenase Complex/genetics; Leigh Disease/metabolism; Leigh Disease/genetics; Neurons/metabolism; RNA, Transfer/metabolism; RNA, Transfer/genetics; Protein Biosynthesis; Gene Expression Regulation, Developmental; Dihydrolipoyllysine-Residue Acetyltransferase/metabolism; Dihydrolipoyllysine-Residue Acetyltransferase/genetics; Basic-Leucine Zipper Transcription Factors/metabolism; Basic-Leucine Zipper Transcription Factors/genetics; Mice, Knockout; Mice, Inbred C57BL; Uridine/metabolism; Female; Brain/metabolism; Brain/embryology; Brain/growth & development; Pyruvic Acid/metabolism; Brain; Leigh Disease; Neurons; Chemistry (all); Biochemistry, Genetics and Molecular Biology (all); Physics and Astronomy (all)
Abstract :
[en] Pyruvate metabolism defects lead to severe neuropathies such as the Leigh syndrome (LS) but the molecular mechanisms underlying neuronal cell death remain poorly understood. Here, we unravel a connection between pyruvate metabolism and the regulation of the epitranscriptome that plays an essential role during brain development. Using genetically engineered mouse model and primary neuronal cells, we identify the transcription factor E4F1 as a key coordinator of AcetylCoenzyme A (AcCoA) production by the pyruvate dehydrogenase complex (PDC) and its utilization as an essential co-factor by the Elongator complex to acetylate tRNAs at the wobble position uridine 34 (U34). E4F1-mediated direct transcriptional regulation of Dlat and Elp3, two genes encoding key subunits of the PDC and of the Elongator complex, respectively, ensures proper translation fidelity and cell survival in the central nervous system (CNS) during mouse embryonic development. Furthermore, analysis of PDH-deficient cells highlight a crosstalk linking the PDC to ELP3 expression that is perturbed in LS patients.
Disciplines :
Neurology
Author, co-author :
Di Michele, Michela ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France. michela.di-michele@enscm.fr ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France. michela.di-michele@enscm.fr ; Institut des Biomolécules Max Mousseron (IBMM), UMR-5247, Univ. Montpellier, CNRS, ENSCM, Montpellier, France. michela.di-michele@enscm.fr
Attina, Aurore;  IRMB-PPC, Univ. Montpellier, INSERM, CHU Montpellier, CNRS, Montpellier, France
Roux, Pierre-François ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Tabet, Imène;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Laguesse, Sophie  ;  Université de Liège - ULiège > GIGA > GIGA Neurosciences - Molecular Regulation of Neurogenesis
Florido, Javier ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Houdeville, Morane;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Choquet, Armelle;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Encislai, Betty;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Arena, Giuseppe ;  Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB), University of Luxembourg, Esch-sur-Alzette, Luxembourg
De Blasio, Carlo ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Wendling, Olivia;  Université de Strasbourg, CNRS, INSERM, CELPHEDIA, PHENOMIN, Institut Clinique de la Souris (ICS), Illkirch, France
Frenois, François-Xavier;  Department of Pathology, CHU, Imag'IN Platform, IUCT-Oncopole, Toulouse, France
Papon, Laura;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Stuani, Lucille ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Fuentes, Maryse;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Jahannault Talignani, Céline;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Rousseau, Mélanie;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Guégan, Justine;  Data Analysis Core Platform, Institut du Cerveau - Paris Brain Institute - ICM, Sorbonne Université, INSERM, CNRS, APHP, Hôpital de la Pitié-Salpêtrière, Paris, France
Buscail, Yoan;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; BioCampus, RHEM, Université de Montpellier, CNRS, INSERM, Montpellier, France
Dupré, Pierrick;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Michaud, Henri-Alexandre;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; SIMCaT plateform, Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Rodier, Geneviève;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Bellvert, Floriant ;  MetaToul-MetaboHUB, National Infrastructure of Metabolomics and Fluxomics, Toulouse, France ; Toulouse Biotechnologie Institute (TBI), Université de Toulouse, CNRS, INRAE, INSA, Toulouse, France
Kulyk, Hanna;  MetaToul-MetaboHUB, National Infrastructure of Metabolomics and Fluxomics, Toulouse, France ; Toulouse Biotechnologie Institute (TBI), Université de Toulouse, CNRS, INRAE, INSA, Toulouse, France
Ferraro Peyret, Carole;  Univ. Lyon, Claude Bernard University, LBTI UMR CNRS 5305, Faculty of Pharmacy, Lyon, France ; Hospices Civils de Lyon, AURAGEN, Edouard Herriot Hospital, Lyon, France
Mathieu, Hugo;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France
Close, Pierre  ;  Université de Liège - ULiège > Département de pharmacie ; WELBIO department, WEL Research Institute, avenue Pasteur, 6, 1300, Wavre, Belgium
Rapino, Francesca  ;  Université de Liège - ULiège > Département de pharmacie
Chaveroux, Cédric;  Univ. Lyon, Claude Bernard University, LBTI UMR CNRS 5305, Faculty of Pharmacy, Lyon, France
Pirot, Nelly;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; BioCampus, RHEM, Université de Montpellier, CNRS, INSERM, Montpellier, France
Rubio, Lucie;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Torro, Adeline;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Sorg, Tania ;  Université de Strasbourg, CNRS, INSERM, CELPHEDIA, PHENOMIN, Institut Clinique de la Souris (ICS), Illkirch, France
Ango, Fabrice ;  Institut des Neurosciences de Montpellier, Université de Montpellier, INSERM, CNRS, Montpellier, France
Hirtz, Christophe ;  IRMB-PPC, Univ. Montpellier, INSERM, CHU Montpellier, CNRS, Montpellier, France
Compan, Vincent ;  Institut de Génomique Fonctionnelle, Université de Montpellier, CNRS, INSERM, Montpellier, France
Lebigot, Elise ;  Biochemistry Department, Bicêtre Hospital, APHP Paris Saclay, Le Kremlin Bicêtre, France
Legati, Andrea ;  Unit of Medical Genetics and Neurogenetics, Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, Milan, Italy
Ghezzi, Daniele ;  Unit of Medical Genetics and Neurogenetics, Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta, Milan, Italy ; Department of Pathophysiology and Transplantation (DEPT), University of Milan, Milan, Italy
Nguyen, Laurent  ;  Université de Liège - ULiège > Département des sciences biomédicales et précliniques ; WELBIO department, WEL Research Institute, avenue Pasteur, 6, 1300, Wavre, Belgium
David, Alexandre;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France ; IRMB-PPC, Univ. Montpellier, INSERM, CHU Montpellier, CNRS, Montpellier, France
Sardet, Claude;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France
Lacroix, Matthieu ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France. matthieu.lacroix@inserm.fr ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France. matthieu.lacroix@inserm.fr
Le Cam, Laurent ;  Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM), INSERM U1194, Univ. Montpellier, Institut régional du Cancer de Montpellier (ICM), Montpellier, France. laurent.lecam@inserm.fr ; Equipe labélisée Ligue Contre le Cancer, Paris, France. laurent.lecam@inserm.fr
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Language :
English
Title :
E4F1 coordinates pyruvate metabolism and the activity of the elongator complex to ensure translation fidelity during brain development.
Publication date :
02 January 2025
Journal title :
Nature Communications
eISSN :
2041-1723
Publisher :
Nature, England
Volume :
16
Issue :
1
Pages :
67
Peer reviewed :
Peer Reviewed verified by ORBi
Funders :
ANR - Agence Nationale de la Recherche
INSERM - Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale
Available on ORBi :
since 20 February 2025

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