2022年3月22日，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所）程輝研究員、程濤教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合院外單位團(tuán)隊(duì)在Journal of Experimental Medicine在線(xiàn)發(fā)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(fā)現(xiàn)了在小鼠紅系細(xì)胞中高表達(dá)的LncRNA（命名為lncEry），找到一條全新的轉(zhuǎn)錄本，并揭示其調(diào)控紅系分化及成熟的分子機(jī)制。
LncRNA作為重要的調(diào)控因子在基因表達(dá)和細(xì)胞命運(yùn)選擇方面發(fā)揮重要功能，其在造血干細(xì)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(guān)注。因此，發(fā)現(xiàn)更多的調(diào)控紅系分化相關(guān)的LncRNA將有助于進(jìn)一步完善造血調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為尋找治療紅系分化異常相關(guān)疾病的新靶點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)現(xiàn)有造血譜系各群細(xì)胞深度RNA-seq測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分析，發(fā)現(xiàn)在巨核紅系祖細(xì)胞（MEP）中特異性高表達(dá)的LncRNA（GM15915），其在紅系分化全路徑均高表達(dá)，因此將其命名為lncEry。并通過(guò)5’/3’RACE實(shí)驗(yàn)鑒定到lncEry新的轉(zhuǎn)錄本，該轉(zhuǎn)錄本在MEP中表達(dá)顯著高于其他轉(zhuǎn)錄本，且定位于細(xì)胞核。進(jìn)而利用shRNA對(duì)lncEry進(jìn)行敲降，并通過(guò)體外集落形成實(shí)驗(yàn)及體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)初步證實(shí)了lncEry在紅系分化過(guò)程中的重要作用。接著構(gòu)建了造血特異條件性敲除小鼠模型，發(fā)現(xiàn)lncEry敲除后小鼠骨髓中紅系祖細(xì)胞及成熟紅細(xì)胞比例顯著降低，而造血干細(xì)胞功能沒(méi)有受到影響。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)lncEry敲除的MEP細(xì)胞進(jìn)行了RNA-seq和ATAC-seq,通過(guò)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)表達(dá)降低的基因高度富集在紅系分化相關(guān)通路。由于lncEry定位于細(xì)胞核內(nèi)，并且定位于細(xì)胞核內(nèi)的lncRNA具有參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的潛在功能，利用小鼠紅白血病細(xì)胞系MEL進(jìn)行了ChIRP-seq實(shí)驗(yàn)，對(duì)lncEry在基因組上的結(jié)合情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)lncEry主要結(jié)合在啟動(dòng)子區(qū)域，具有參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控的潛在功能。隨后在MEP細(xì)胞中進(jìn)行H3K4me3和H3K27ac的Cut&Tag-seq實(shí)驗(yàn)，并聯(lián)合RNA-seq、ATAC-seq及ChIRP-seq的結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)lncEry在MEP細(xì)胞中能夠調(diào)控紅系分化的關(guān)鍵因子Klf1的轉(zhuǎn)錄。在紅系分化成熟階段lncEry的敲除不影響Klf1的表達(dá)，于是研究團(tuán)隊(duì)利用MEL細(xì)胞系對(duì)紅系成熟階段進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)lncEry能夠參與α-和β-globin的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，解釋了lncEry敲除抑制了紅系成熟的原因。為了進(jìn)一步揭示分子機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)分別在MEP和MEL細(xì)胞中進(jìn)行了RNA-pulldown實(shí)驗(yàn)，質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)不同細(xì)胞中lncEry具有相同的結(jié)合蛋白WDR82。通過(guò)小分子相互作用、RNAscope等實(shí)驗(yàn)證實(shí)了二者的相互作用。利用WDR82的Cut&Tag-seq揭示了在MEP細(xì)胞中lncEry對(duì)WDR82在Klf1順式調(diào)控區(qū)域的結(jié)合發(fā)揮重要作用。通過(guò)Luciferase實(shí)驗(yàn)證實(shí)lncEry/WDR82調(diào)控Klf1的轉(zhuǎn)錄。另外，在MEL細(xì)胞中通過(guò)ChIP-seq、qChIP及一系列Luciferase等實(shí)驗(yàn)同樣證實(shí)lncEry/WDR82能夠結(jié)合在globin基因的轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域以及遠(yuǎn)端調(diào)控區(qū)域（LCR），從而對(duì)globin基因起到轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用。
綜上，本研究發(fā)現(xiàn)了lncEry新的轉(zhuǎn)錄本，并揭示其在紅系發(fā)育的不同階段與WDR82結(jié)合參與Klf1及globin基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，從而對(duì)紅系分化及成熟起到關(guān)鍵調(diào)控作用。本研究豐富了lncRNA在調(diào)控造血分化中的認(rèn)知，完善了lncRNA調(diào)控紅系分化網(wǎng)絡(luò)，為進(jìn)一步研究紅系分化異常相關(guān)疾病提供了新的思路。
本研究受到中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2021-I2M-1-019）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFA1100900, 2020YFE0203000,2017YFA0103400）和國(guó)家自然科學(xué)基金（81922002,81730006,81861148029,81870086）等基金的支持。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（血液學(xué)研究所）程輝研究員、程濤教授，天津醫(yī)科大學(xué)石磊教授以及中南大學(xué)劉靜教授為共同通訊作者。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（血液學(xué)研究所）助理研究員楊尚達(dá)、博士生孫國(guó)歡、副研究員武鵬以及天津醫(yī)科大學(xué)博士生陳聰為并列第一作者。
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