ESRP2 controls an adult splicing programme in hepatocytes to support postnatal liver maturation
● 期刊名: Nature Communications
● 发表时间:2015年11月
● 影响因子:11.3
● 文章类型:转录组测序
哺乳动物出生前后,肝组织具有明显不同的功能。胚胎时期,肝的主要功能是造血,但出生后不久,其主要行使代谢功能。肝组织功能的转变主要是通过大规模改变基因的表达,不同的遗传机制确保了这一过程的准确性。虽然肝组织的基因调控研究层出不穷,但大多集中在转录中调控,对转录后调控(例如:可变剪切(alternative splicing,AS))所行使的重要作用尚无太多研究。一个基因通过AS可以产生多个具有不同功能的mRNA,超过95%的多外显子基因会发生AS。上皮剪接调节蛋白2(epithelial splicing regulatory protein 2,ESRP2)具有重要的调控功能,在肝脏的发育过程中扮演重要角色。
结果一:肝组织成熟过程中转录组发生巨大改变
样本类型:肝组织
采样策略:胚胎18天(E18),出生后14天(P14)、18天(P18)及成年(Adult)
E18和Adult两组存在4,882个差异表达基因(different expression genes,DEGs),52个AS以及214个可变的多聚腺苷酸变异(alternative polyadenylation,APA)(图1a)。差异表达基因主要呈现下调表达趋势(图1b)。AS主要呈现外显子增加类型的(图1c)。APA主要表现远端的聚腺苷酸化,结果会导致3`UTR序列更长。DEG主要参与细胞代谢和循环等通路(图1e)、AS主要参与激动蛋白过程和染色质的修饰,APA参与蛋白转运和定位(图1f)。
图1
结果二:细胞特异的可变剪切
样本类型:肝组织、肝细胞(hepatocytes,HEP)以及非薄壁组织细胞(non-parenchymal cells,NPC)
采样策略:出生后0天(P0)和成年小鼠(adult)
肝组织由HEP和NPC组成。HEP占成年小鼠肝组织的75%。NPC主要包括胆管细胞、肝星状细胞、肝窦内皮细胞以及可扑弗氏细胞。RT-PCR显示有66%的AS是细胞特异的,其中超过一半是HEP专有的(图2a、b、c)。研究发现,大部分的HEP特异的AS主要发生在小鼠生命的早期阶段(图2e)。
图2
结果三:肝脏发育过程中ESRP2上调表达
小鼠肝组织发育过程中,大部分的RNA结合蛋白呈现下调表达趋势(图3a)。但Esrp2和Mbnl2却呈现明显上调表达(图3b)。与ESRP1相比,EPSR2在人类和小鼠体内均可表达并通过调节靶基因(主要参与细胞黏着、细胞骨架重排和信号通路)的可变剪切完成间叶细胞到上皮细胞的转换(图3c、d)。小鼠出生后的前四周,ESRP2表达水平显著增加,Adult是E18的16倍(图3e)。另外,Adult的HEP中的ESRP2蛋白是P0的4倍(图3f、g)。说明Esrp2在成熟的HEP中被特异诱导表达。
图3
结果四:ESRP2调控肝组织的AS
样本类型:正常小鼠、ESRP2敲除小鼠(图4a、b)
Esrp2敲除小鼠丢失1/3的发育基因AS(图4c)。在成年ESRP2基因小鼠中,有超过96%的ESRP2调控的AS仍然保留新生小鼠的AS模式(图4d),说明ESRP2具有重要作用。87%的ESRP2靶基因在HEP细胞中行使发育调控功能,这些靶位点主要与肌动蛋白、细胞骨架和Rho/Ras等代谢通路相关(图4d)。说明ESRP2主要是通过调节发育基因的AS调控肝组织发育的。
图4
ESRP2通过调控可变剪切网络促进小鼠肝组织的分化。ESRP2的靶向外显子主要参与细胞生长、细胞之间的黏着、细胞分化等过程(图5)。
图5
参考文献:Bhate A , Parker D J , Bebee T W , et al. ESRP2 controls an adult splicing programme in hepatocytes to support postnatal liver maturation.[J]. Nature Communications, 2015, 6(5):8768.
明码生物科技编译整理
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