在上一期中,野菜君為大家介紹了組蛋白甲基化和RBP兩種lncRNA機制研究的新切入點,估摸著也都忘得差不多了,不如先來複習一下:
如果腦子一片空白,請回看上一篇:
讓你的lncRNA擺脫miRNA的束縛(上)
這期我們繼續瞭解一種套路:lncRNA與轉錄因子。
PS:本來這一期是要把剩下兩種機制都講完的,但是上期釋出後收到許多的反饋表示內容實在太多了,脆弱的注意力根本遭不住,所以我們貼心地為各位拆成了兩篇來發布。
LncRNA與轉錄因子(transcriptional factor)
本節關鍵詞:HIF-1α, YB1,BX111,ZEB1
本節相關文獻:Hypoxia-induced LncRNA-BX111 promotes metastasis and progression of pancreatic cancer through regulating ZEB1 transcription,oncogene.
轉錄因子(transcription factor)其實是一類大家比較熟悉的蛋白了,其透過結合靶基因啟動子的相關位點,能夠促進基因的表達。本節選取的範例文章發表於2018年的oncogene,同時從轉錄因子對lncRNA的調控以及lncRNA對轉錄因子的調控兩個方面展示了lncRNA與轉錄因子的研究套路,是一篇說明lncRNA與轉錄因子相互作用的非常好的範文。
我們還是先透過下面的機制模式圖,對思路有個大概的瞭解。(TF:轉錄因子)
好了,我們來看看作者具體是怎麼操作的。
首先,作者透過catRAPID這個預測軟體,發現lncRNA 可能與YB1結合(4a)以及轉錄因子YB1在ZEB1這個基因的啟動子區域存在結合位點。然後,透過臨床資料分析,發現YB1與ZEB1(4c)以及BX111與YB1(4d)存在正相關,但BX111與YB1不存在正相關(4e)(注意這裡的D圖作者使用了starbase裡TCGA的資料分析)。接著,還是老兩樣,作者透過RIP和RNA pull down驗證了BX111與YB1的結合(4f,4g,4h),值得注意的是,在h圖中作者也用了三種不同的BX111的片段,來確認結合的具體位置。
在確認了BX111與YB1的結合後,作者先是透過WB驗證了YB1對ZEB1的表達的調控(5a,5b),利用CHIP驗證了YB1在ZEB1啟動子區域的結合(5c),利用雙熒光素酶實驗驗證了YB1對ZEB1的轉錄活性的調控(5d)。接下來透過敲降BX111,利用CHIP實驗發現BX111敲降後,YB1在ZEB1的啟動子區域的結合降低(5e);最後透過同時敲降BX111與過表達YB1,驗證了BX111對ZEB1的調控依賴於YB1(5f,5g,5h)。至此,作者驗證了BX111-YB1-ZEB1這一功能軸。
是不是覺得有點眼熟呢,對,我們可以把這裡的轉錄因子類比成EZH2,只是前者是促進基因的轉錄,後者是抑制基因的轉錄,但是中間用到的方法和設計的邏輯,都是非常類似的。PS:在這裡也忍住不想誇讚一句,本文的作者,對於分組,以及實驗的安排都十分的詳盡和合理,非常具有借鑑意義。
作者做完了上面一套完整的機制,似乎還有點意猶未盡的感覺,靈機一動,在BX111上游找到了一個轉錄因子,也就是大名鼎鼎的缺氧誘導因子HIF-1α。如下圖6a所示,在BX111的啟動子區域存在與HIF-1α結合的片段。同時,在缺氧刺激的情況下(hypoxia以及CoCl造模),BX111以及HIF-1α均存在上升的趨勢(6b)。
而透過qPCR以及FISH檢測,作者證實了HIF-1α的沉默能夠降低BX111的表達(6c,6d)。最後,透過CHIP實驗,作者驗證了缺氧能夠誘導HIF-1α以及Pol II在BX111的啟動子區域結合增多(6e,6f);透過雙熒光素酶實驗,驗證了缺氧能夠升高BX111的轉錄活性,而這些結果均能夠被HIF-1α的敲降所抑制(6g)。
至此,透過又一套完整的設計,作者得出了缺氧誘導的HIF-1α能夠促進BX111的轉錄的結論。
結合上半部分的結果,我們可以跟著下面所展示的作者繪製的機制圖,再梳理一遍lncRNA與轉錄因子的套路:
如果要做轉錄因子在lncRNA上游,找到一個可以與lncRNA啟動子區域結合的轉錄因子,透過CHIP驗證其兩者的結合,透過雙熒光素酶實驗驗證轉錄調控,qPCR驗證轉錄因子對lncRNA表達的調控。
如果要做轉錄因子在lncRNA下游,先透過預測找到一個可以與lncRNA本身結合的轉錄因子,透過RIP和RNA pull down證實其結合,透過WB,qPCR, CHIP,雙熒光素酶實驗證實lncRNA對轉錄因子對下游靶基因表達的調控。
關於lncRNA與轉錄因子的技術總結
1. LncRNA可以受轉錄因子的調控,也可以調控轉錄因子的功能,這兩種功能可以單獨成文,也可以串起來增加文章的丰度。
2. 由於腫瘤的缺氧特性,HIF-1α是最常用作lncRNA的上游調控的轉錄因子,除了HIF-1α外,還有SP1, P53,也常有文獻報道。
3. 上述這篇文獻的實驗設計很精緻,可以作為此套路的範例參考。