Посещений:
ПЛЮРИПОТЕНТНОСТЬ

Роль lincRNAs

LincRNAs join the pluripotency alliance
Jia-Hui Ng & Huck-Hui Ng
NATURE GENETICS | VOLUME 42 | NUMBER 12 | DECEMBER 2010 1035-1036

A new study shows that somatic cell reprogramming is accompanied by changes in the expression of large intergenic non-coding RNAs (lincRNAs). Some of these reprogramming-induced lincRNAs are directly targeted by key pluripotency factors and regulate reprogramming, implicating lincRNAs in the reinstatement and maintenance of pluripotency.



1. Ponting, C.P., Oliver, P.L. & Reik, W. Cell 136, 629-6-(2009).
2. Guttman. M. et al. Nature 458, 223-227 (2009).
3. Loewer, S. et al. Large intergenic non-coding RNA-RoR modulates reprogramming of Human induced pluripotent stem cells. Nat. Genet. V.42. #12, Р. 1113-1117 (2010).
4. Feng, В.. Ng, J. H., Heng, J.-C.D. & Ng, H. -H. Cell Stem Cell 4, 301-312 (2009).
5. Judson, R.L., Babiarz, J.E., Venere. M. & Blelloch. : Nat. Biotechnol 27, 459-461 (2009).
6. Krizhanovsky. V. & Lowe. S.W. Nature 460, 1085-10r (2009).
7. Huarte, M. etal. Cell 142. 409-419(2010).
8. Rinn, J.L. et al. Cell 129, 1311-1323 (2007).
9. Zhao, J., Sun, B.K., Erwin, J.A., Song, J.-J. & Lee.. Science 322. 750-756 (2008).
10. Nagano, T. et al. Science 322. 1717-1720 (2008)
11. Khali I. A.M. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 10-: 11667-11672 (2009).
12. Dinger. M.E. etal. Genome Res. 18, 1433-1445(2008)
13. 0rom. U.A. etal. Cell 143, 46-58 (2010).
14. Chen, X. etal. Cell 133, 1106-1117 (2008).
В последние несколько лет идентифицированы разные классы некодирующих РНК, которые охарактеризованы и установлены из важные биологические функции. Помимо малых некодирующих РНК, таких как микроРНК, геном млекопитающих также кодирует длинные некодирующие РНК с длиной более 200 нуклеотидов1. В частности, карты состояний хроматина выявили тысячи lincRNAs, которые маркированы с помощью H3K4me3 и НЗКЗ6mеЗ и которые активно транскрибируются с помощью RNA polymerase II, чтобы генерировать мультиэкзонные транскрипты, по крайней мере, в 5 kb величиной2. Эти lincRNAs, по-видимому, эволюционно законсервированы и ассоциированы с разнообразными биологическими процессами2. Ассоциированные с плюрипотентностью lincRNAs были первоначально открыты в embryonic stem cells (ESCs) мышей2, но доказательства, подтверждающие их прямую функциональную связь, отсутствовали. В данном номере John Rinn, George Daley с коллегами изучали профили экспрессии lincRNAs во время возникновения induced pluripotent stem cells (iPSCs)3, идентифицировали iPSC-обогащенные lincRNAs и показали. что lincRNA-RoR (также известная как lincRNA-ST8SIA3) регулирует репрограммирование. Эта находка предоставила первый пример lincRNA с функциональной ролью в репрограммировании и подготовила почву для механистических исследований, позволяющих лучше понять роль lincRNAs в становлении плюрипотентности и измененнии клеточной судьбы.

Reprogramming-induced lincRNAs


Принимая во внимание, что репрограммирование клеток связано с глобальной перестройкой транскриптома и эпигенетического ландшафта, разумно предположить, что lincRNAs также глобально регулируются во время процесса репрограммирования. В самом деле, Loewer et al.3 установили, что профили экспрессии lincRNA в iPSCs были более сходны с таковыми в ESCs, чем с профилями экспресси в фибробластах и гематопоэтических стволовых клетках, использованных для получения iPSCs3. Среди

Рис.1.  |  Expression of lincRNAs in iPSCs. 0CT4, S0X2 and NANOG activate the expression of genes coding for MncRNA-RoR, lincRNA-VLDLR and lincRNA-SFMBT2. LincRNA-RoR suppresses the p53 response and promotes iPSC survival. The exact mechanism of how lincRNA-RoR regulates the p53 pathway remains to be determined.

lincRNAs, которые обычно экспрессируются в полученных из фибробластов iPSCs, полученных из гематопоэтических стволовых клеток iPSCs и ESCs, в целом повышены уровни экспрессии 10 lincRNAs как в обоих типах iPSCs, так и в сравниваемых ESCs3. Авт. предположили, что эти iPSC, обогащенные lincRNAs, могут играть важную роль во время репрограммирования и могут быть связаны с сетью плюрипотентности. В подтверждение этой гипотезы использовали ChIP quantitative PCR, который показал, что OCT4, SOX2 и NANOG ко-локализуются на промоторах трех lincRNAs, богатых в iPSC: lincRNA-SFMBT2, lincRNA-VLDLR и lincRNA-RoR3 (Fig. 1). Активность этих lincRNAs подавлялась после истощения OCT4, а также во время дифференцировки iPSCs и ESCs, указывая тем самым на ко-регуляцию специфических lincRNAs с помощью ключевых факторов плюрипотентности. Более того, нокдаун lincRNA-RoR существенно снижал эффективность репрограммирования, тогда как избыточная экспрессия приводила к более чем в двое увеличению эффективности образования колоний iPSC3. Итак, эти результаты показывают, что ключевые факторы плюрипотентности индуцируют экспрессию lincRNA-RoR, которая в свою очередь модулирует репрограммирование или поддержание iPSC. Помимо генетических факторов, химических ингибиторов, сигнальных молекул и microRNAs4-5, lincRNAs теперь составляют часть всё увеличивающегося репертуара молекул, которые могут усиливать репрограммирование.

Potential mechanisms of action


Чтобы выяснить функции lincRNA-RoR в плюрипотентности, авт. осуществили профилирование микромассива генной экспрессии ESCs и iPSCs после нокдауна lincRNA-RoR3. Нокдаун lincRNA-RoR приводил к активации генов, участвующих в путях клеточных стрессов и в реакции p53, это согласуется с наблюдаемым апоптическим фенотипом. Следовательно, lincRNA-RoR способствует выживанию ESC и iPSC, по крайней мере, частично путем супрессии реакции p53 (Fig. 1). Это заключение согласуется с предыдущими исследованиями, показавшими. что p53 является контрольно-пропускным пунктом к репрограммированию6. Однако остается неясным lincRNA-RoR связана с p53 путем. Интересно, что Rinn с коллегами недавно сообщили, что p53 активирует многие lincRNAs, включая lincRNA-p21, которая обеспечивает активность p53 путем репрессии большого субнабора генов мишеней для p537. Это указывает на то, что lincRNA-RoR выполняет др. функции в отличие от lincRNA-p21. Учитывая важность p53 в биологии стволовых клеток и рака, было бы интересно далее исследовать, как lincRNA-RoR может взаимодействовать с путем p53, чтобы способствовать жизнеспособности и пролиферации клеток.
Сегодняшнее понимание механизмов lincRNAs и длинных некодирующих РНК в целом базируется на немногих индивидуальных охарактеризованных примерах. HOTAIR некодирующая РНК рекрутирует polycomb repressive complex 2 (PRC2), чтобы репрессировать гены в кластере HOXD8. RepA, который закодирован в Xist, рекрутирует PRC2 , чтобы вызывать инактивацию X-хромосомы9. Air, ассоциирован с H3K9 histone methyltransferase G9a и участвует в аллель-специфическом молчании импринтируемых генов10. В одном исследовании проверено 469 lincRNA, которые экспрессируются, по крайней мере, в одном типе клеток человека и установлено, что 38% из них физически ассоциируют с хроматин-модифицирующими комплексами, это указывает на то, что lincRNAs могут представлять собой зависимые от типа клеток мишени специфичности для эпигенетического аппарата11. Известно также. что некоторые длинные некодирующие РНК ассоциируют с Trithorax protein MLL1 млекопитающих12. Др. длинные некодирующие РНК, как было установлено, обладают энхансер-подобными функциями и возможно активируют соседние гены13, и было также показано, что гены, соседствующие с lincRNAs существенно обогащены транскрипционными факторами, включая Sox2, Klf4, Мус и Brn1 (ref. 2). Точные роли длинных некодирующих РНК внутри хроматин-модифицирующих или хроматин-ремоделирующих комплексов ещё предстоит установить. Вполне возможно, что эти РНК могут играть структурную роль в поддержании целостности этих комплексов или что они могут предоставлять специфические платформы для установления связей между др. молекулами, такими как ДНК или РНК.
Принимая во внимание роль lincRNA-RoR в супрессии реакции p533, можно предположить, что она может облегчать репрограммирования, способствуя повторному установлению специфичных для ESС эпигенетических модификаций, чтобы замалчивать группы генов спецификации, или путем восстановления бивалентных меток. Следовательно, это может быть оправданным исследование, ассоциирует ли lincRNA-RoR физически с хроматин-модифицирующими комплексами и могут ли такие взаимодействия влиять не экспрессию генов или эпигенетические состояния, чтобы облегчать репрограммирование.
Вполне возможно, что др. lincRNAs играют важные роли в восстановлении и поддержании плюрипотентности, как те из lincRNAs, которые обладают промоторами для связывания OCT4 и NANOG2,3 Для достижения полного понимания плюрипотентности, важно открыть и функционально охарактеризовать многие связанные с плюрипотентностью lincRNAs и вычленить их механистические роли.

Сайт создан в системе uCoz