Chromatin dynamics of gene activation and repression in response to interferon alpha (IFN(alpha)) reveal new roles for phosphorylated and unphosphorylated forms of the transcription factor STAT2

doi:10.1074/jbc.M111.231068

.2011年6月10日；286(23):20217-27.

doi:10.1074/jbc。M111.231068。 Epub 2011年4月15日。

干扰素α（IFN（alpha））对基因激活和抑制的染色质动力学揭示了转录因子STAT2磷酸化和非磷酸化形式的新作用

芭芭拉·特斯托尼¹, 克里斯汀·沃伦克尔, 弗朗西丝卡·格雷里, Sabine Gerbal-Chaloin公司, 乔瓦尼·布兰迪诺, 马西莫·列夫雷罗

附属公司

PMID： 21498520
预防性维修识别码： PMC3121502型
内政部： 10.1074/jbc。M111.231068号

干扰素α（IFN（alpha））对基因激活和抑制的染色质动力学揭示了转录因子STAT2磷酸化和非磷酸化形式的新作用

芭芭拉·特斯托尼等。生物化学杂志. 2011.

.2011年6月10日；286(23):20217-27.

doi:10.1074/jbc。M111.231068。 Epub 2011年4月15日。

作者

芭芭拉·特斯托尼¹, 克里斯汀·沃伦克尔, 弗朗西丝卡·格雷里, Sabine Gerbal-Chaloin公司, 乔瓦尼·布兰迪诺, 马西莫·列夫雷罗

附属

¹基因表达实验室，Fondazione A.Cesalpino，00161 Rome，Italy。barbara.testoni@uniroma1.it

PMID： 21498520
预防性维修识别码： PMC3121502型
内政部： 10.1074/jbc。2011年11月31日

摘要

信号转导子和转录激活子2（STAT2）是I型干扰素信号传导的关键成分，是一种典型的潜在细胞质信号依赖性转录因子。活化的酪氨酸磷酸化STAT2与STAT1和IRF9结合，结合干扰素诱导基因子集（ISG）启动子中的ISRE元件。除了激活数百个ISG外，IFNα还抑制许多靶基因，但这种双重效应和转录抑制的机制基础基本上尚不清楚。我们通过ChIP芯片研究了Huh7细胞和原代人肝细胞（PHH）诱导IFNα前后，STAT2和“活性”磷酸化（P）-STAT2在113个假定的IFNα直接靶启动子上的结合动力学。在干扰素α治疗之前，STAT2已经与62%的目标启动子结合，包括大多数“经典”ISG。31%的STAT2基础结合启动子也显示P-STAT2阳性。通过将体内启动子占用率与基因表达和组蛋白甲基化标记的变化相关联，我们发现：1）STAT2独立于其磷酸化，在调节ISG表达中发挥作用；2） P-STAT2参与ISG抑制；3）在IFNα之前，“激活的”ISG标记为H3K4me1和H3K4me3；4） “受抑制”基因以H3K27me3标记，组蛋白甲基化在驱动IFNα介导的ISG抑制中起主导作用。

PubMed免责声明

数字

**图1。**
**干扰素α治疗前后STAT2对ISRE的占有率。** A类根据“实验程序”中的描述，对来自未经处理和IFNα处理的Huh7细胞的STAT2-ChiIPped DNA进行标记并杂交到STAT2/IFNα阵列根据基因是否存在，将其分为四类：1）在干扰素α治疗前已显示STAT2与ISRE位点结合并在治疗后保持（pos-pos；53%）2）治疗后获得STAT2结合（neg-pos；29%）3）STAT2在干扰物α治疗前结合，治疗后分离（pos-neg；9%）4）干扰素α治疗前后无STAT2结合（阴性-阴性；9%）。B类根据基因本体类别（括号内为每个类别的基因数），ISRE/STAT2占用动态。这些数字表示每个GO类别中显示ISRE STAT2结合的基因百分比（pos-pos和pos-neg组，如A类)和IFNα刺激后（阳性或阴性组）。代表ISGF3的方案包括复合体的所有已知组件（STAT1、STAT2和IRF9）。然而，由于我们的ChIP-ChIP实验只研究了STAT2与ISRE的直接结合，所以STAT1和IRF9被描述为带虚线的阴影（STAT1）和仅带虚线（IRF9）（有关STAT2活动的IRF9要求的详细讨论，请参阅前言部分）。

**图2。**
**干扰素α治疗前后P-STAT2对ISRE的占用。** A类，来自未经处理和IFNα处理的Huh7细胞的交联染色质首先用α-STAT2，然后用α-P-STAT2依次进行ChIP，按照“实验程序”所述标记并杂交到STAT2/IFNα阵列。基因分为4类，如图1所示A类：1）[pos-pos]：15%；2）【阴性】：43%；3）【pos-neg】：5%；4） [neg-neg]：37%。B类ISRE/P-STAT2占用动态，根据基因本体类别（括号内为每个类别的基因数）。这些数字表示每个GO类别显示ISRE P-Stat2结合之前的基因百分比（pos-pos或pos-neg组，见图1A类)和IFNα刺激后（阳性或阴性组）。ISGF3动画片如图1所示。此外，由于P-STAT2结合为阴性的启动子的一部分可能被该类别中未磷酸化的STAT2占据，因此整个ISGF3复合物用虚线.

**图3。**
**验证选定阵列基因中ISRE位点的STAT2/P-STAT2占有率。**未经处理的染色质(K)和IFNα处理的Huh7细胞（1000 UI/ml，持续1小时）用α-STAT2或α-P-STAT2免疫沉淀(*右立柱*)抗体并通过实时PCR分析，使用引物扩增根据ChIP-ChIP阵列数据分析特异性富集的寡核苷酸区域（参见补充表S1和S4有关引物的完整列表）。结果表示为特定富集度（选定区域的输入值的%除以控件的输入值%(*CTL公司*)（详见“实验程序”）。该图显示了三个独立ChIP实验得出的平均值。条形图表示标准偏差。

**图4。**
**干扰素α治疗后Huh7细胞和PHH中ISG的表达谱。** A类，定制的实时PCR液体阵列（TLDAs，Applied Biosystems）设计用于包含来自STAT2/IFNαChIP-ChIP阵列的76个基因（更多详细信息，请参阅“实验程序”），加载从Huh7细胞提取的总RNA中获得的200 ng cDNA(*上部面板*)或PHH(*下部面板*)在指定的时间点用1000 IU/ml处理。结果以日志形式绘制₁₀在未经处理的细胞中，表达水平高于基础水平。未在Huh7细胞中表达，但在PHH中由IFNα表达和调节的基因如C类。从三个独立实验的平均值中获得的表达式值的完整列表如所示补充表S5.标准偏差始终低于5%B类，Huh7细胞和PHH之间基因表达的Venn表示重叠。

**图5。**
**ISRE位点的组蛋白标记和选定阵列基因的转录调控。**未经处理的染色质(K)用α-H3K4me1、α-H3K4me3或抗H3K27me3抗体免疫沉淀IFNα处理的Huh7细胞（1000 UI/ml，持续1 h），并用引物扩增与根据ChIP-ChIP阵列数据分析特异性富集的寡核苷酸相对应的区域进行实时PCR分析（参见补充表S1和S4). 结果表示为特定富集度（选定区域的输入值的%除以控件的输入值%(*CTL公司*)区域）（有关更多详细信息，请参阅“实验程序”）。该图显示了三个独立ChIP实验得出的平均值。条形图表示标准偏差。

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