The RNA-binding protein Celf1 post-transcriptionally regulates p27Kip1 and Dnase2b to control fiber cell nuclear degradation in lens development

doi:10.1371/journal.pgen.1007278

.2018年3月22日；14（3）：e1007278。

doi:10.1371/journal.pgen.1007278。 eCollection 2018年3月。

RNA-结合蛋白Celf1转录后调节p27Kip1和Dnase2b以控制晶状体发育过程中的纤维细胞核降解

附属公司

¹美国德州纽瓦克特拉华大学生物科学系。
²法国雷恩第一大学盖内提克与发展研究所，CNRS UMR6290，法国雷恩。
^三哥斯达黎加技术研究所，哥斯达黎加卡塔哥。
⁴美国德克萨斯州奥斯汀德克萨斯大学分子生物科学系。
⁵特拉华大学生物信息学和计算生物学中心，美国德州纽瓦克。
⁶美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学院路易斯·福克斯视力恢复中心眼科。

PMID： 29565969
预防性维修识别码：项目经理5889275
内政部： 10.1371/journal.pgen.1007278

RNA-结合蛋白Celf1转录后调节p27Kip1和Dnase2b以控制晶状体发育过程中的纤维细胞核降解

Archana D Siddam公司等。公共科学图书馆-基因. 2018.

.2018年3月22日；14（3）：e1007278。

doi:10.1371/journal.pgen.1007278。电子采集2018年3月。

附属公司

¹美国德州纽瓦克特拉华大学生物科学系。
²法国雷恩第一大学盖内提克与发展研究所，CNRS UMR6290，法国雷恩。
^三哥斯达黎加技术研究所，哥斯达黎加卡塔哥。
⁴美国德克萨斯州奥斯汀德克萨斯大学分子生物科学系。
⁵特拉华大学生物信息学和计算生物学中心，美国德州纽瓦克。
⁶美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学院路易斯·福克斯视力恢复中心眼科。

PMID： 29565969
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内政部： 10.1371/journal.pgen.1007278

摘要

晶状体混浊，称为白内障，是常见的致盲原因。为了变得透明，晶状体纤维细胞的细胞器（包括细胞核）发生降解，这提出了一个基本问题：信号传导/转录是否足以解释细胞向受损转录潜能分化？我们报道了一个保守的RNA-结合蛋白Celf1转录后控制调节晶状体纤维细胞分化的关键基因。Celf1靶向敲除小鼠和Celf1敲除斑马鱼和非洲爪蟾变体具有严重的眼部缺陷/白内障。Celf1通过与其5'UTR相互作用和介导翻译抑制，时空下调细胞周期素依赖性激酶（Cdk）抑制剂p27Kip1。Celf1缺陷导致p21Cip1异位上调。此外，Celf1直接与核酸酶Dnase2b的mRNA结合以维持其高水平。总之，这些事件对于Cdk1介导的层粘连蛋白A/C磷酸化启动纤维细胞的核膜破裂和DNA降解是必要的。此外，Celf1控制膜组织因子β-精蛋白的选择性剪接，并调节F-actin-交联因子Actn2 mRNA水平，从而控制纤维细胞形态。因此，我们阐明了晶状体发育中新的Celf1调节分子机制，表明转录后调节RNA-结合蛋白已进化出控制脊椎动物眼发育的保守功能。

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数字

**图1。*摄氏1度*脊椎动物晶状体发育所必需的。**
(A类)斑马鱼，*摄氏1度*受精后1天（1dpf），通过以下方法检测晶状体中的转录物就地杂交（ISH）。(B类)在*X（X）*.莱维斯，ISH表示较强*摄氏1度*胚胎期St.30眼（箭头）和晶状体（用折线区域表示）的表达（箭头）。(C类)在老鼠身上，ISH表现出强大*塞尔夫1*胚胎第12.5天晶状体中的转录表达。(D类)在小鼠晶状体中，Celf1蛋白在(D类)图11.5(E类)E14.5和(F类)E16.5主要在纤维细胞（f）中，在上皮细胞（e）中含量较低。(**G公司**,G’)斑马鱼的控制眼是正常的，*摄氏1度*击倒（KD）会导致小眼症和4dpf的晶状体混浊（星号）。(**H、小时**)在*X（X）*.莱维斯与对照组相比，*摄氏1度*KD导致小眼症。(**一、我'**)在鼠标中，与控件相比，*塞尔夫1*^cKO/cKO晶状体出现严重白内障（星号）。(J型-K’)与对照组相比，在*塞尔夫1*^cKO/cKO暗场和光场显微镜下的透镜。(**L（左）**,我)在E16.5阶段，鼠标*塞尔夫1*^cKO/cKO晶状体纤维细胞区出现异常间隙（星号）。F中的比例尺为75μm。

**图2。*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}小鼠表现出关键晶状体基因的错误表达。**
(A类)表达基因错误表达的微阵列热图*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}镜片与对照组相比（左栏±2.5倍变化，第页<0.05，共有34个基因，用热图颜色梯度表示（左栏：绿色，下栏：*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}; 红色，向上*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司})与全胚胎组织相比，它们在正常晶状体中的富集程度*iSyTE公司*（右栏，折叠变化中的透镜富集用红色强度表示）。(B类)差异表达基因（DEGs）*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}晶状体在X轴上绘制为下调基因（圆形）和上调基因（三角形）。在Y轴上，二甘醇根据其透镜富集度进行分离。红色和绿色渐变分别代表高和低透镜富集。基因下调*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}晶状体主要是高度浓缩的，而那些上调的晶状体则没有这种趋势。

**图3。*塞尔夫1*小鼠和鱼类的缺陷导致纤维细胞核降解缺陷。**
(**A、 B类**)对照组和对照组的组织学分析*塞尔夫1*^{lacZKI/lacZKI}出生后第4天（P4）阶段的小鼠晶状体显示，只有在*塞尔夫1*^{lacZKI/lacZKI}老鼠。(**A'、B'**)A，B中点线区域的高度放大。星号表示异常保留的细胞核。(**C、天**)斑马鱼与对照组相比，*摄氏1度*^杜兰特晶状体中央纤维细胞区出现异常细胞核。(**C'、D'**)E，F中点线区域的高度放大。星号表示异常保留的细胞核。(E类)RT-qPCR分析证实显著*第纳尔2b*下调*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}与对照组进行比较。(F类)RNA免疫沉淀（RIP）和(**G公司**)交联RNA免疫沉淀（CLIP）显示*第纳尔2b*在野生型小鼠镜头中的Celf1-pulldown中进行浓缩。(**H（H）**)在携带萤光素酶报告基因下游的Dnase2b3'UTR的NIH3T3细胞中，Celf1的过表达导致萤光素酶mRNA的显著增加。缩写：f.c.，倍数变化；NS，不显著。E、G、H中的星号表示a第页-值<0.005。

**图4。Celf1介导的有丝分裂机械成分转录后控制促进晶状体纤维细胞核降解。**
(**A、 A’**)与对照晶状体相比，在*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}透镜。对照组纤维细胞区域的点线区域(B类-D类)和*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}老鼠(B’-D’)透镜以高倍放大显示。B、C中的箭头表示高pLamin A/C表达细胞核的例子，而在D中没有观察到细胞核，因为该区域代表对照晶状体中的正常无核区。B'-D'中的星号表示pLamin A/C信号减少*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}晶状体纤维细胞核。注意，由于中央纤维细胞中的核降解缺陷，D'中存在核*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}透镜。(E类,E’)与p27的控制镜头不同^基普1蛋白质仅限于过渡区细胞和皮质纤维细胞（箭头所示），p27水平较高^基普1蛋白质在整个纤维细胞室（星号）中检测到，包括*塞尔夫1*^{cKO/LcZKI公司}透镜。(**F、 F’**)E和F中的点线区域高度放大。星号表示p27信号升高^基普1蛋白质。(**G公司**)p27的量化^基普1来自控制和*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}晶状体显示p27显著增加^基普1蛋白质水平*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}镜头。(**H（H）**)蛋白质印迹分析显示p27水平增加^基普1蛋白质*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}镜头与对照进行比较。(我)与对照组相比，p27^基普1mRNA水平在*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}透镜。(**J、 K（K）**)RIP和CLIP分析分别识别p27^基普1mRNA在野生型小鼠晶状体Celf1-pulldown中高度富集。(**L（左）**)小鼠p27中存在一个潜在的Celf1结合GU-rich区域^基普15’UTR。(**M（M）**)融合p27下游的萤火虫荧光素酶活性^基普1与对照组（萤火虫荧光素酶标准化为*雷尼利亚*荧光素酶(*荧光素酶*)). (N个-O’)与对照组相比，p21^密码1mRNA和蛋白异常升高*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}透镜。O’中的星号表示p21的高表达^{Cip1号机组}蛋白质*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}透镜。缩写：e，上皮细胞；f、纤维细胞；tz，过渡带；NS，不显著。A'、E'、O'中的比例尺为75μm，D'和F'中的标尺为12μm。G、K、M和N中的星号表示第页-值分别<0.0005、0.005、0.05和0.005。

**图5。*塞尔夫1*小鼠和鱼类的缺陷导致纤维细胞形态缺陷。**
(A类)RT-qPCR分析证实显著*行动2*下调*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}与对照组进行比较。(B类)RNA免疫沉淀（RIP）鉴定*行动2*作为P15野生型小鼠晶状体中Celf1下拉的富集转录物。(C类)交叉链接RNA免疫沉淀（CLIP）显示*Sptb公司*将在野生型小鼠镜头中的Celf1-pulldown中富集转录物。(D类)RT-qPCR分析表明*结核分枝杆菌*亚型（亚型1（ENSMUST00000021458））减少，而低丰度*Sptb公司*亚型（亚型2（ENSMUST0000016101））在*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}镜头。(**E、 E’**)在小鼠中，对照组晶状体组织切片（P0期）的卵磷脂染色显示F-actin沿纤维细胞边缘均匀沉积，而*塞尔夫1*^{cKO/lacZKI公司}晶状体显示F-actin的异常模式（星号）。(**F、 F’**)斑马鱼的控制晶状体显示出正常的F-actin沉积，*摄氏1度*^杜兰特晶状体（4dpf期）在纤维细胞中显示异常的F-actin模式（星号）。(**G公司**-H’)在小鼠中，皮层和核纤维细胞的扫描电子显微镜分析显示*摄氏1度*^{cKO/lacZKI公司}透镜（P15级）。D'中的比例尺为75μm，G'为2.5μm。

**图6。Celf1介导的晶状体转录后基因表达控制模型。**
在正常晶状体发育过程中，Celf1是核降解和纤维细胞分化过程中适当细胞形态所必需的。Celf1正向调节核酸酶Dnase2b（是其高mRNA水平所必需的），负向调节细胞周期素依赖性激酶抑制剂p21^{Cip1号机组}（对于其低mRNA水平是必需的）和p27^基普1（通过抑制其转化为蛋白质）。抑制p21^{Cip1号机组}和p27^基普1允许激活Cdk1，后者磷酸化拉明A/C，以启动纤维细胞中的核膜破裂。因此，Celf1控制核酸酶（Dnase2b）及其与核DNA的接触，以调节晶状体纤维细胞的核降解。这些发现显示了有丝分裂机器部件（通常在细胞分裂期间参与核膜拆卸）是如何通过RNA结合蛋白在转录后重新连接以调节晶状体发育中的细胞分化的。此外，Celf1控制膜组织蛋白Sptb（β-光谱蛋白）的剪接异构体丰度和F-肌动蛋白结合蛋白Actn2（α-肌动蛋白2）的高转录水平，以调节纤维细胞形态。缩写：Epi，上皮；TZ，过渡区；FC，光纤电池。

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1. Singh G、Pratt G、Yeo GW、Moore MJ。服装制造mRNA：mRNP时尚的过去和现在趋势。生物化学年度收益。2015;84: 325–354. 数字对象标识：10.1146/anurev-biochem-08011-092106-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Cvekl A，Ashery-Padan R.脊椎动物晶状体发育的细胞和分子机制。发展。2014;141: 4432–4447. 数字对象标识：10.1242/开发107953-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Dash S，Siddam AD，Barnum CE，Janga SC，Lachke SA。眼睛发育和疾病中的RNA结合蛋白：保守RNA颗粒成分的含义。Wiley Interdiscip Rev RNA.2016；7: 527–557. 数字对象标识：10.1002/wrna.1355-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
1. Gerstberger S、Hafner M、Tuschl T。人类RNA结合蛋白普查。Nat Rev基因。2014;15:829–845。数字对象标识：10.1038/nrg3813-内政部-公共医学
1. Cvekl A，Zhang X.哺乳动物晶状体发育中的信号和基因调控网络。趋势Genet。2017; 数字对象标识：2016年10月10日/j.tig.2017.08.001-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[2] Singh G、Pratt G、Yeo GW、Moore MJ。服装制造mRNA：mRNP时尚的过去和现在趋势。生物化学年度收益。2015;84: 325–354. 数字对象标识：10.1146/anurev-biochem-08011-092106-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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[4] Cvekl A，Ashery-Padan R.脊椎动物晶状体发育的细胞和分子机制。发展。2014;141: 4432–4447. 数字对象标识：10.1242/开发107953-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Dash S，Siddam AD，Barnum CE，Janga SC，Lachke SA。眼睛发育和疾病中的RNA结合蛋白：保守RNA颗粒成分的含义。Wiley Interdiscip Rev RNA.2016；7: 527–557. 数字对象标识：10.1002/wrna.1355-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Dash S，Siddam AD，Barnum CE，Janga SC，Lachke SA。眼睛发育和疾病中的RNA结合蛋白：保守RNA颗粒成分的含义。Wiley Interdiscip Rev RNA.2016；7: 527–557. 数字对象标识：10.1002/wrna.1355-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[7] Gerstberger S、Hafner M、Tuschl T。人类RNA结合蛋白普查。Nat Rev基因。2014;15:829–845。数字对象标识：10.1038/nrg3813-内政部-公共医学

[8] Gerstberger S、Hafner M、Tuschl T。人类RNA结合蛋白普查。Nat Rev基因。2014;15:829–845。数字对象标识：10.1038/nrg3813-内政部-公共医学

[9] Cvekl A，Zhang X.哺乳动物晶状体发育中的信号和基因调控网络。趋势Genet。2017; 数字对象标识：2016年10月10日/j.tig.2017.08.001-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Cvekl A，Zhang X.哺乳动物晶状体发育中的信号和基因调控网络。趋势Genet。2017; 数字对象标识：2016年10月10日/j.tig.2017.08.001-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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