年中喜报第四弹|安诺Hi-C助力RNA结合蛋白研究登顶Cell
2019.08.14

2019年6月27日,武汉大学肖锐课题组与美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)付向东教授课题组在Cell以长文形式在线发表题为“Pervasive Chromatin-RNA Binding Protein Interactions Enable RNA-Based Regulation of Transcription”的最新研究成果。其中,安诺基因承担了该研究中的Hi-C测序部分,助力RNA结合蛋白功能基因组学研究登上顶级期刊。


文章概览


基因调控过程中,大部分RNA是以RNA-蛋白复合物(RBPs)的模式在转录后的剪接加工、修饰转运和降解等RNA代谢过程中发挥重要的调控功能,但其在转录水平的调控功能和机制尚未有系统的研究。


本研究发现在鉴定的63个RNA结合蛋白中,大约60%的RBPs与染色质有广泛的相互作用,且富集在基因启动子和增强子区域。同时还重点阐释了RNA结合蛋白RBM25通过调控转录因子YY1与染色质的结合,进而调控染色质结构和转录激活与抑制的分子机制,全面展示了特异性的RBPs介导的转录因子YY1的功能调控作用。

材料选择

HepG2细胞、K562细胞

研究结果


01 RBPs通常定位于活跃的染色质区域


为研究RBPs在染色质水平上的潜在功能,研究者通过大规模的RBPs ChIP-seq测序,发现大约60%的RBPs与染色质有特异性相互作用,并富集在开放的染色质区域,这些位点集中在基因启动子和增强子区域,且整体上RBPs与染色质的相互作用与活性组蛋白修饰呈正相关(如H3K27ac),而与抑制性组蛋白修饰呈负相关(如H3K9me3)。


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图1 染色质相关RBPs的一般特征[1](上、下)


02 RBPs对基因启动子普遍偏好


所有与染色质相互作用的RBPs显示出对基因启动子的普遍偏好,整体上RBPs富集在bivalent(二价的)和仅H3K4me3标记的启动子,同时也富集于含有CpG岛的启动子区域。除此之外,四个RBPs(即RBM22,PRPF4,HNRNPUL1和SNRNP70)显示出small RNA基因启动子的特异性富集。在转录起始位点附近的高分辨率RBPs ChIP-seq信号显示,RBPs多结合转录起始位点下游区域,表明多数RBPs可能以RNA依赖性方式与染色质相互作用。


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图2 不同启动子的RBPs-染色质相互作用模式[1](上、下)


03 多种RBPs可直接参与转录调控


在HepG2中通过比较每个RBPs敲低前后稳定状态下基因表达的变化,可以得出RBPs调节大量的基因表达;同时GRO-seq结果显示,大多数RBPs调控靶基因转录活性,其中六个RBPs显示出显著的调控作用,这些数据足以表明RBPs在染色质水平直接参与了转录控制。


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图3 RBPs-启动子相互作用和基因表达之间的相关性[1](上、下)


04 RBM25调节YY1介导的远距离基因组相互作用


YY1是增强子-启动子特异性相互作用的粘合因子,这种基因组相互作用不同于CTCF介导的基因间区域的相互作用。作者在发现RBM25与YY1形成功能复合物以外,进一步利用BL-Hi-C技术探索RBM25对基因组中启动子锚定的相互作用及远距离调控作用,发现RBM25敲低促使YY1与染色质相互作用减弱,并特异性地调控YY1介导的增强子-启动子相互作用,从而调控基因表达。


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图4 人类基因组中RBM25依赖性YY1结合[1](上、下)


文章结论


尽管多个RBPs与转录控制有关,但目前尚不清楚RBPs如何直接作用于染色质,本文章通过ChIP-seq及三维基因组学技术BL-Hi-C发现RBPs与染色质相互作用的特征,并进一步通过分析揭示了TF和RBPs在染色质上广泛的共定位,例如YY1和RBM25。总的来说,该研究认为TF、RBPs、RNA和靶DNA片段之间的功能性相互作用可以协调形成特定区域,得以在细胞核中建立基因激活或抑制机制,这可能是特定基因网络和核子域的形成的基础,也将为后续RBPs与染色质相互作用的深入挖掘提供思路。

 

安诺基因作为业内三维基因组测序技术的服务提供商,自2015年初,首次在国内推出动物群体Hi-C和单细胞Hi-C测序服务,随后将人类染色体三维构象解析的分辨率提升至1 kb水平,同年12月在国内首次推出植物Hi-C测序服务。四年来,安诺Hi-C技术不断发展,众多研究者利用安诺Hi-C技术取得了丰硕的成果。作为国内三维基因组测序技术的服务提供商,安诺基因与法国居里研究所、中国农业大学、中科院动物所、西南大学、南京医科大学等多家科研院所深度合作,相关研究成果已发表在Nature、Cell、Genome Biology、Nature communications等国际高水平期刊,累计IF 157.59,平均IF 14.32。



参考文献


[1] Rui Xiao, Jia-Yu Chen, Zhengyu Liang, et al. Pervasive Chromatin-RNA Binding Protein Interactions Enable RNA-Based Regulation of Transcription [J].Cell. 2019.


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