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Genome Biology |余佳团队首次描绘造血细胞中核内RNA结合蛋白分布图谱并揭示QKI5通过转录调控促进单核分化新机制
作者: 时间:2021-10-20 微信分享:
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      20211014日,中国医学科学院基础医学研究所余佳团队在Genome Biology期刊在线发表题为A global screening identifies chromatin-enriched RNA-binding proteins and the transcriptional regulatory activity of QKI5 during monocytic differentiation” 的研究论文。该研究首次全局性描绘了造血细胞中染色质富集型RBP的分布图谱,并对其染色质结合机制进行探究,鉴定出RBP QKI5通过转录调控促进单核细胞分化的新机制。


      作者首先利用亚细胞组分分离实验,在二种血细胞系K562THP-1,及293T细胞中分离出染色质组分及可溶性核质组分,通过质谱分析共鉴定出257个染色质结合型RBP,其中52RBP为三个细胞系共有,定义为染色质富集型RBP,占已注释RBP9.6%,占染色质互作蛋白的13.8%,说明与染色质结合可能是核内RBP的固有属性(图1)。作者接下来筛选了其中造血分化相关的染色质富集型RBP,通过ChIP-seqCLIP-seq实验对这类RBP的染色质互作机制进行探究(图2),发现造血相关染色质富集型RBPDNA/RNA不同区域或不同基因类型的分布具有特异性,并且DNA/RNA结合偏好性也各不相同。值得注意的是,这些RBP并不在原位同时结合DNA/RNA,其RNA结合位点通常在DNA结合位点5kb以上范围,提示造血相关染色质富集型RBP不倾向在原位进行转录/转录后协同调控,而是在DNA/RNA水平相对独立地行使不同调控作用。作者进一步对这些造血相关染色质富集型RBP的转录调控作用进行分析,发现QKI5, KHSRP, SETD1A在染色质背景下具有转录调控潜力,而QKI5调控的造血相关基因相对最为富集,且多数为单核分化相关基因,因此作者后续选择在单核细胞分化中对QKI5的功能及调控机制进行研究。



1 亚细胞组分分离结合质谱鉴定出大量染色质富集型RBP
 2 染色质富集型RBP DNA/RNA水平分布特征。
  通过在人脐带血来源CD34+造血干祖细胞(HSPCs)中敲低/过表达野生型及RNA结合功能缺陷突变体,作者证明了QKI5可以不依赖于RNA结合的方式促进单核分化。机制上,通过RNase treated ChIP-qPCR实验证明QKI5在染色质上的富集不依赖于RNA分子;并通过QKI5 ChIP motif附近的转录因子(TFmotif筛选结合QKI5 Co-IP质谱分析,证明QKI5不通过相关TF的募集结合染色质。进一步,作者进行了DNA EMSA实验,在体外证明QKI5可直接结合DNA,又同时通过nuclear run-on实验,在体内证明QKI5可控制靶基因的转录起始,结合靶基因新生成转录本检测,揭示QKI5可直接结合染色质促进下游基因转录。最后,作者通过双荧光报告实验及Rescue实验,证明QKI5可通过调控靶基因例如CXCL2的转录(图3),促进单核分化进程。
 该研究描绘了造血细胞中RNA结合蛋白的细胞核内分布图谱,系统性筛选出染色质富集型RBP,为后续核内RBP研究提供了开放性高通量数据资源;并首次鉴定出QKI5直接结合染色质促进转录的新机制,丰富了研究者对血液系统RNA结合蛋白功能机制的认识。

3 QKI5通过促进下游靶基因表达调控单核分化进程。

  中国医学科学院基础医学研究所的余佳教授、王芳教授、王小爽副研究员是本文的通讯作者。中国医学科学院基础所任悦博士、霍悦博士生、李卫倩博士为本文的共同第一作者。

  该项目受到了国家重点研发项目(2019YFA01117002019YFA0801800)、中国医学科学院创新工程项目(2018-I2M-1-001X.Z., 2019-I2M-2-0012017-I2M-3-0092016-I2M-3-002 2017-I2M-1-015)以及国家自然科学基金(815300073172501382022001 81970103)的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1186/s13059-021-02508-7