2022年3月22日，中國醫學科學院血液病醫院（中國醫學科學院血液學研究所）程輝研究員、程濤教授團隊聯合院外單位團隊在Journal of Experimental Medicine在線發表了題為“WDR82-binding long non-coding RNA lncEry controls mouse erythroid differentiation and maturation”的研究論文。該研究發現了在小鼠紅系細胞中高表達的LncRNA（命名為lncEry），找到一條全新的轉錄本，并揭示其調控紅系分化及成熟的分子機制。
LncRNA作為重要的調控因子在基因表達和細胞命運選擇方面發揮重要功能，其在造血干細胞的干性維持以及紅系分化等方面的重要作用逐漸受到關注。因此，發現更多的調控紅系分化相關的LncRNA將有助于進一步完善造血調控網絡，為尋找治療紅系分化異常相關疾病的新靶點奠定基礎。研究團隊對現有造血譜系各群細胞深度RNA-seq測序數據進行重新分析，發現在巨核紅系祖細胞（MEP）中特異性高表達的LncRNA（GM15915），其在紅系分化全路徑均高表達，因此將其命名為lncEry。并通過5’/3’RACE實驗鑒定到lncEry新的轉錄本，該轉錄本在MEP中表達顯著高于其他轉錄本，且定位于細胞核。進而利用shRNA對lncEry進行敲降，并通過體外集落形成實驗及體內移植實驗初步證實了lncEry在紅系分化過程中的重要作用。接著構建了造血特異條件性敲除小鼠模型，發現lncEry敲除后小鼠骨髓中紅系祖細胞及成熟紅細胞比例顯著降低，而造血干細胞功能沒有受到影響。研究團隊對lncEry敲除的MEP細胞進行了RNA-seq和ATAC-seq,通過聯合分析，發現表達降低的基因高度富集在紅系分化相關通路。由于lncEry定位于細胞核內，并且定位于細胞核內的lncRNA具有參與轉錄調控的潛在功能，利用小鼠紅白血病細胞系MEL進行了ChIRP-seq實驗，對lncEry在基因組上的結合情況進行分析，發現lncEry主要結合在啟動子區域，具有參與轉錄調控的潛在功能。隨后在MEP細胞中進行H3K4me3和H3K27ac的Cut&Tag-seq實驗，并聯合RNA-seq、ATAC-seq及ChIRP-seq的結果進行分析，發現lncEry在MEP細胞中能夠調控紅系分化的關鍵因子Klf1的轉錄。在紅系分化成熟階段lncEry的敲除不影響Klf1的表達，于是研究團隊利用MEL細胞系對紅系成熟階段進行研究，發現lncEry能夠參與α-和β-globin的轉錄調控，解釋了lncEry敲除抑制了紅系成熟的原因。為了進一步揭示分子機制，研究團隊分別在MEP和MEL細胞中進行了RNA-pulldown實驗，質譜分析發現不同細胞中lncEry具有相同的結合蛋白WDR82。通過小分子相互作用、RNAscope等實驗證實了二者的相互作用。利用WDR82的Cut&Tag-seq揭示了在MEP細胞中lncEry對WDR82在Klf1順式調控區域的結合發揮重要作用。通過Luciferase實驗證實lncEry/WDR82調控Klf1的轉錄。另外，在MEL細胞中通過ChIP-seq、qChIP及一系列Luciferase等實驗同樣證實lncEry/WDR82能夠結合在globin基因的轉錄起始區域以及遠端調控區域（LCR），從而對globin基因起到轉錄調控作用。
綜上，本研究發現了lncEry新的轉錄本，并揭示其在紅系發育的不同階段與WDR82結合參與Klf1及globin基因的轉錄調控，從而對紅系分化及成熟起到關鍵調控作用。本研究豐富了lncRNA在調控造血分化中的認知，完善了lncRNA調控紅系分化網絡，為進一步研究紅系分化異常相關疾病提供了新的思路。
本研究受到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程（2021-I2M-1-019）、國家重點研發計劃（2021YFA1100900, 2020YFE0203000,2017YFA0103400）和國家自然科學基金（81922002,81730006,81861148029,81870086）等基金的支持。中國醫學科學院血液病醫院（血液學研究所）程輝研究員、程濤教授，天津醫科大學石磊教授以及中南大學劉靜教授為共同通訊作者。中國醫學科學院血液病醫院（血液學研究所）助理研究員楊尚達、博士生孫國歡、副研究員武鵬以及天津醫科大學博士生陳聰為并列第一作者。
原文鏈接：https://rupress.org/jem/article-abstract/219/4/e20211688/213079/WDR82-binding-long-noncoding-RNA-lncEry-controls?redirectedFrom=fulltext
