跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2008年8月8日；134(3):521-33.
doi:10.1016/j.cell.2008.07.020。

将microRNA基因连接到胚胎干细胞的核心转录调控电路

亚历山大·马森 1, 斯图亚特·斯莱文, 梅根·F·科尔, 加勒特·M·弗兰普顿, 托比亚斯·布兰布林, 莎拉·约翰斯通, 马修·冈瑟, 温迪·约翰斯顿, 韦尼希, 杰米·纽曼, J毛罗·卡拉布雷斯, 卢卡斯·M·丹尼斯, 托马斯·沃尔科特, 苏美特·古普塔, 詹妮弗·洛夫, 南希·汉内特, 菲利普·A·夏普, 大卫·P·巴特尔, 鲁道夫·杰尼什, 理查德·A·杨
附属公司

将microRNA基因连接到胚胎干细胞的核心转录调控电路

亚历山大·马森等。 单元格. .

摘要

MicroRNAs（miRNAs）对正常胚胎干细胞的自我更新和细胞分化至关重要，但其基因表达是如何由胚胎干细胞关键转录调控因子控制的尚不清楚。我们在这里描述了ES细胞的转录调控电路，该电路基于高分辨率ChIP-seq数据，包括蛋白质编码和miRNA基因，miRNA启动子的系统识别，以及多种细胞类型中短转录物的定量测序。我们发现，关键的ES细胞转录因子与miRNA的启动子有关，miRNA优先在ES细胞中表达，而miRNA基因的启动子与一组沉默的miRNA基因有关。这组沉默的miRNA基因被ES细胞中的Polycomb组蛋白共占，并在分化细胞中表现出组织特异性表达。这些数据揭示了关键ES细胞转录因子如何促进ES细胞miRNA表达程序，并将miRNA整合到控制ES细胞特性的调节电路中。

PubMed免责声明

数字

图1
图1。利用ChIP-seq进行核心ES细胞转录因子的高分辨率全基因组定位
A类Oct4、Sox2、Nanog和Tcf3的结合数据的总结。14230个位点是全基因组共结合位点，定位于启动子近端（TSS+/-8kb，深绿色，27%的结合位点）、基因（TSS>8kb，中绿色，30%的结合位点，或基因间（浅绿色，43%的结合部位）。启动子近端结合位点与3289个基因相关。B类（上部）Oct4（蓝色）、Sox2（紫色）、Nanog（橙色）和Tcf3（红色）在小鼠3号染色体37.5kb上围绕Sox2系统基因（图下方的黑框，箭头表示转录起始点）。将唯一且完美地映射到基因组的短序列扩展到200bp（最大片段长度），并在25bp的箱子中打分。然后将箱子的得分标准化为映射的读取总数。Oct4/Sox2 DNA结合基序（Loh et al.，2006）在整个基因组中进行了映射，并在图表下方显示为灰色方框。盒子的高度反映了图案的质量。（下）对三个富集区（染色体3:4837600-34838300、34845300-34846000和34859900–34860500）的详细分析Sox2系统上面用虚线框表示的基因。ChIP-seq中的5'大多数碱基被链分离，并结合成25bp区域。所测试的四个因子中的每一个因子的感觉（深色调）和反感（浅色调）都指向结合位点，在每种情况下，结合位点发生在下面所示的高置信Oct/Sox2 DNA结合基序。
图2
图2。miRNA启动子的鉴定
A类.miRNA启动子鉴定算法说明。利用来自多个组织的组蛋白H3赖氨酸4三甲基（H3K4me3）位置分析数据生成候选转录起始位点库（Barski等人，2007；Guenther等人，2007年；Mikkelsen等人，2007）。对候选基因进行评分，以评估它们代表真正的miRNA启动子的可能性。根据分数，汇编了小鼠和人类miRNA启动子列表。其他详细信息可在补充文本中找到。B类已识别的miRNA启动子区域的示例。H3K4me3富集图显示在多个细胞类型的选定人类和小鼠miRNAs附近区域：人类ES细胞（hES）、REH人类原B细胞系（B细胞）、原代人类肝细胞（肝脏）、原发人类T细胞（T细胞）、小鼠ES细胞（mES）、神经前体细胞（NPC）和小鼠胚胎成纤维细胞（MEF）。通过与成熟miRNA基因组序列的距离、保守性和EST数据（如可用实线所示）来确认miRNA启动子坐标。预测的转录起始位点和转录方向用箭头表示，并指示成熟的miRNA序列（红色）。CpG岛，常见于启动子，显示为绿色。虚线表示假定的抄本。C类使用染色质修饰确认活性miRNA的预测转录起始位点。对于EST数据不可用的两个miRNA基因，显示了H3K4me3（红色）、H3K79me2（蓝色）和H3K36me3（绿色）的标准化ChIP-seq计数。显示了预测的起始位点（箭头）、CpG岛（绿色条）、推测的转录物（虚线）和miRNA位置（红色条）。天大多数人类和小鼠miRNA启动子表明H3K4me3在多个组织中富集。
图3
图3。Oct4、Sox2、Nanog和Tcf3对miRNA启动子的占用和调控
A类Oct4（蓝色）、Sox2（紫色）、Nanog（橙色）和Tcf3（红色）结合显示在四个小鼠miRNA基因上，如图1A所示。ES细胞中H3K4me3的富集通过基因组区域的阴影来指示。假定的成绩单显示为虚线。mmu-mir-290-295集群的坐标源自NCBI构建37。B类Oct4 ChIP富集比率（ChIP富集与总基因组DNA）显示了hsa-mir-302簇的人类miRNA启动子区域。基因组区域的阴影表明ES细胞中H3K4me3富集。C类ES细胞中核心转录因子保守结合的miRNAs示意图。转录因子以深蓝色圆圈表示，miRNAs以紫色六边形表示。天.在存在或不存在强力霉素治疗的情况下，对从ZHBTc4细胞中提取的RNA进行定量RT-PCR分析。计算多西西林处理12小时和24小时的样品相对于未处理细胞的每个pri-miRNA的折叠变化。转录水平归一化为Gapdh水平。误差条表示由三次PCR反应得出的标准偏差。
图4
图4。分化过程中Oct4/Sox2/Nanog/TCF3-结合miRNAs的调控
A类基于小RNA测序对miRNA的量化，饼图显示了miRNAs对mES细胞（红色）、MEF（蓝色）和神经前体（NPC，绿色）中miRNA完整群体的相对贡献。表S9中列出了已识别的miRNAs的完整列表。B类小鼠中启动子被Oct4/Sox2/Nanog/Tcf3占据的单个成熟miRNAs的正常检测频率。中央和右侧面板中的红线表示ES细胞的检测水平。C类.检测频率变化直方图。小鼠体内启动子被Oct4、Sox2、Nanog和Tcf3占据的miRNAs的变化显示为条形（红色表示ES富集，蓝色表示MEF富集，绿色表示NPC富集）。未占用miRNAs的背景频率显示为灰色线。
图5
图5。多梳抑制ES细胞中的谱系特异性miRNAs
A类Suz12（浅绿色）和H3K27me3（深绿色，Mikkelsen等人，2007）在小鼠ES细胞中显示了两个miRNA基因的结合。显示了预测的起始位点（箭头）、CpG岛（绿色条）、推测的miRNA初级转录物（虚线）和成熟miRNA（红色条）。B类基于定量小RNA测序的mES细胞miRNAs表达分析。显示了多梳miRNA（绿线）和所有miRNA（灰线）的累积分布。C类Suz12所占miRNAs在mES细胞中的表达分析。相对计数显示为mES（红色）、NPC（橙色）和MEF（黄色）。显示了mES细胞、MEF和NPC的H3K27me3（绿线）和H3K4me3（蓝线）映射读数（Mikkelsen等人，2007）。天Suz12在mES和hES细胞中占据的miRNA基因子集示意图，如图3C所示。也显示了Oct4/Sox2/Nanog/Tcf3存在的miRNA基因。根据计算预测（Farh等人，2005）或实验证实（Landgraf等人，2007），已知可选择性表达这些miRNAs的细胞。Polycomb组（PcG）蛋白Suz12由一个绿色圆圈表示。
图6
图6。ES细胞基因调控网络的miRNA调控
A类图中显示了涉及转录因子靶基因的miRNA阻遏的非相干前馈基序（Alon，2007）（左图）。转录因子由深蓝色圆圈、紫色六边形中的miRNA、粉红色矩形中的蛋白质编码基因和橙色卵形中的蛋白质表示。根据Sinkkonen等人2008年的数据或图S11中的数据，在ES细胞中识别出了该网络基序的选定实例（右）。B类图中显示了涉及miRNA蛋白阻遏的非相干前馈基序的第二个模型（Alon 2007）（左图）。在ES细胞中，Lin28阻止初级Let-7g的成熟（Visiwanthan等人，2008年）。第28行Let-7g基因被Oct4/Sox2/Nanog/Tcf3占据。注意到成熟Let-7g对Lin28的靶扫描预测（Grimson等人，2007）（紫色虚线，右）。C类图中显示了一个连贯的前馈基序（Alon 2007），涉及调节转录因子靶基因的转录阻遏物的miRNA阻遏。该基序存在于ES细胞中，其中mir-290-295 miRNAs抑制Rbl2，间接维持Dnmt3a型和Dnmt3a型Oct4/Sox2/Nanog/Tcf3（右）也占据了它们的发起人位置。
图7
图7。控制ES细胞身份的多级监管网络
显示了ES细胞调节电路的更新图。互连的自动调节回路如左图所示。活性基因显示在右上角，而非活性基因则显示在右下角。转录因子用深蓝色圆圈表示，Suz12用绿色圆圈表示。基因启动子由红色矩形表示，基因产物由橙色圆圈表示，miRNA启动子由紫色六边形表示。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. 网络主题：理论和实验方法。Nat Rev基因。2007;8:450–461.-公共医学
    1. Barrera LO，Li Z，Smith AD，Arden KC，Cavenee WK，Zhang MQ，Green RD，Ren B.小鼠胚胎干细胞和成年器官中活性启动子的全基因组定位和分析。基因组研究2008；18:46–59.-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Barski A、Cuddapah S、Cui K、Roh TY、Schones DE、Wang Z、Wei G、Chepelev I、Zhao K。人类基因组组蛋白甲基化的高分辨率分析。单元格。2007;129:823–837.-公共医学
    1. Bartel博士。微RNA：基因组学、生物发生、机制和功能。单元格。2004;116:281–297.-公共医学
    1. Ben-Porath I、Thomson MW、Carey VJ、Ge R、Bell GW、Regev A、Weinberg RA。低分化侵袭性人类肿瘤中的胚胎干细胞样基因表达特征。自然遗传学。2008;40:499–507.-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

关联数据

LinkOut-更多资源