SCI
干细胞国际
1687 - 9678
1687 - 966 x
Hindawi
10.1155 / 2021/6663960
6663960
研究文章
Nsd2压制内源性逆转录病毒MERVL胚胎干细胞
https://orcid.org/0000 - 0001 - 6753 - 1058
高
婷婷
https://orcid.org/0000 - 0002 - 0538 - 2648
陈
己
https://orcid.org/0000 - 0002 - 0979 - 6645
张
署名为
https://orcid.org/0000 - 0002 - 7429 - 6786
赵
宣
https://orcid.org/0000 - 0002 - 8732 - 7334
胡
肖
https://orcid.org/0000 - 0002 - 3885 - 3960
陆
欣怡
张
分析师Wensheng
药物化学生物学国家重点实验室
药学院
南开大学
天津300350
中国
nankai.edu.cn
2021年
18
1
2021年
2021年
28
10
2020年
31日
12
2020年
5
1
2021年
18
1
2021年
2021年
版权©2021婷婷高et al。
这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。
促进染色质转录(事实)复杂是一个组蛋白H2A、H2B伴侣蛋白,而压制内源性逆转录病毒(erv)和转录ERV-chimeric记录。它结合转录起始站点和基因的身体区域。在这里,我们调查了下游目标实际上复杂的MERVL识别潜在的监管机构,这是一个关键的有标记基因。H3K36me2概要Ssrp1呈正相关,事实的组件。在H3K36me2沉积酶,
Nsd2是表达下调后的损失
Ssrp1。此外,我们表明,Nsd2压抑erv的表达而不影响多能性基因的表达。MERVL和有基因的表达部分获救
Nsd2超表达。的浓缩H3K36me2 ESCs MERVL-chimeric基因上没有下降
Ssrp1。我们的研究发现Nsd2 MERVL的抑制因子,和事实部分压制MERVL表达式通过调节的表达
Nsd2及其下游H3K36me2。
中央大学基础研究基金
63161150
63151113
中国国家自然科学基金
31871488
31671352
32070858
中国国家重点研究和发展项目
2018年yfa0107000
1。介绍
内源性逆转录病毒是哺乳动物基因组的重要组成部分
1]。他们通常被宿主细胞维持基因组的稳定性。然而,研究还表明,erv功能在开发期间和在小鼠胚胎干细胞(ESCs) [
2- - - - - -
7]。例如,MERVL标志着都有(2 c)胚胎和ESC人口中少数2 c细胞(
8,
9]。MERVL可以通过各种表观遗传沉默监管机构,如组蛋白H3变体,H3K9甲基转移酶,和组蛋白陪伴
10- - - - - -
15]。最近,我们发现H2A、H2B组蛋白伴侣的事实(促进染色质转录)复杂参与ESCs的镇压MERVL和MERVL-derived神秘成绩单(
16]。事实功能部分通过Usp7去除H2Bub MERVL和MERVL-fused基因(
16]。然而,的影响
Usp7损耗在MERVL感应是弱于复杂事实本身的损失
16]。这意味着还有其他方法存在事实复杂镇压MERVL及其嵌合成绩单的表达。因此,在这项研究中,我们的目标是识别间接通路的下游复杂在压抑MERVL的表达。
我们之前和其他人发现Ssrp1绑定浓缩在基因转录起始站点和身体周围地区(
16,
17]。基因体区域可以被H3K36me3和H3K36me2
18,
19]。一个重要H3K36甲基转移酶家族Nsd家庭。在这里,我们审查的角色Nsd下游实际上复杂的家庭成员压抑ERV表达式。
2。方法
2.1。细胞培养
E14灯头老鼠胚胎干细胞(ESCs)培养板上涂上无菌0.1 - -0.2%明胶(G1890σ)在介质包含杜尔贝科修改鹰的介质(Hyclone), 15%胎牛血清(Hyclone), 10 ng / ml白血病抑制因子(生活)(Z03077 GenScript), 1%青霉素和链霉素(P1400 Solarbio)、谷酰胺(Gibco) 2毫米,0.1毫米不必要的氨基酸(Gibco)和0.1毫米
β巯基乙醇(σ)。ESCs是每两天维修通道。
2.2。ChIP-seq数据的分析
ChIP-seq数据分析,阅读都是第一次处理Cutadapt削减适配器序列和低质量的读取和随后映射到鼠标使用Bowtie2 mm10基因组组装。Ssrp1之间的相关系数,H3K4me3 H3K36me2,并从Deeptools H3K36me3由plotCorrelation决定。ChIP-seq信号从Deeptools浓缩bamCompare获得的文件,和芯片信号行情节也由Deeptools生成。从Gencode推断基因结构信息。vM21注释文件。
2.3。逆转录和qPCR
从细胞总RNA分离RNAiso试剂(DEPC B9109、豆类)水(B501005 Sangon生物技术)在RNase-free管DNase我治疗后(401001年,巢生物技术)。反转录与1执行
μ使用Transcriptor g纯化RNA合成第一链cDNA工具包(4897030001,罗氏公司)如前所述
20.]。qPCR分析使用SYBR绿色qPCR大师(H97410 Yeasen)和混合qPCR检测系统(CFX384实时系统,Bio-Rad)根据标准协议。引物合成Sangon生物技术和包括在表中
1。
qPCR分析引物。
| 基因 |
向前 |
反向 |
|
Nsd1 |
TCCGGTGAATTTAGATGCCTCC |
CGGTAACTGCATAGTACACCCAT |
|
Nsd2 |
GGTGATCCTGGCACAGACAA |
GAGCAGAGCCTGTGGACTTT |
|
Nsd3 |
CCGAGGTTGTGCCAAAGAAG |
ACGGAGCTGTCACTGAATCTG |
| MERVL |
AAGAGCCAAGACCTGCTGAG |
TCCTCGTTTCTGCAACTGGT |
| LINE1 |
GGACCAGAAAAGAAATTCCTCCCG |
CTCTTCTGGCTTTCATAGTCTCTGG |
| SINEB1 |
GTGGCGCACGCCTTTAATC |
GACAGGGTTTCTCTGTGTAG |
|
Oct4 |
GTGGAAAGCAACTCAGAGG |
GGTTCCACCTTCTCCAACT |
|
Sox2 |
GCGGAGTGGAAACTTTTGTCC |
CGGGAAGCGTGTACTTATCCTT |
|
Nanog |
TTGCTTACAAGGGTCTGCTACT |
ACTGGTAGAAGAATCAGGGCT |
|
Zscan4 |
GAGATTCATGGAGAGTCTGACTGATGAGTG |
GCTGTTGTTTCAAAAGCTTGATGACTTC |
|
成绩最优的学生 |
CCCAGCGACTCAAACTCCTTC |
GGACTTCGTCCAGCAGTTGAT |
| 芯片控制 |
GATTAGCAGCTCCACAGGA |
TGGACAATGTGGCCTGTTTA |
|
Zfp809
芯片 |
AAGCTGGCTGACTGTAGTGG |
GTGAGCCTTCCAATTCCGGA |
|
Foxa2 |
CCCTACGCCAACATGAACTCG |
GTTCTGCCGGTAGAAAGGGA |
|
Sox17 |
GATGCGGGATACGCCAGTG |
CCACCACCTCGCCTTTCAC |
|
Gata4 |
CCCTACCCAGCCTACATGG |
ACATATCGAGATTGGGGTGTCT |
|
Nkx2.5 |
GACAAAGCCGAGACGGATGG |
CTGTCGCTTGCACTTGTAGC |
|
Msx1 |
TGCTGCTATGACTTCTTTGCC |
GCTTCCTGTGATCGGCCAT |
|
Pax6 |
TACCAGTGTCTACCAGCCAAT |
TGCACGAGTATGAGGAGGTCT |
|
Foxd3 |
GAGTTCATCAGCAACCGTTTTC |
CGAAGCTCTGCATCATCAGC |
|
Gata3 |
CTCGGCCATTCGTACATGGAA |
GGATACCTCTGCACCGTAGC |
2.4。shRNA-Mediated基因损耗
shrna目标
Nsd2设计一个在线工具(
http://sirna.wi.mit.edu/)[
21]。目标序列的shrna CCTGGTGCTCATGATACTAAA shRNA1和GAGCTGACTTTCAACTATAA shRNA2。的成分被克隆到pSuper-puro GENEWIZ公司和合成。1
μg质粒转染到鼠标的ESCs Polyjet (SignaGen)。细胞进一步培养三天在嘌呤霉素选择(1
μg / ml)和RNA提取的收获。
2.5。染色质免疫沉淀反应耦合qPCR(芯片)
ChIP-qPCR像之前描述的那样执行(
16]。ESCs短暂,收获和交联1%甲醛、和细胞固定停止添加甘氨酸。细胞主要是细胞溶解,染色质提取收集和用获得可溶性染色质片段。染色质的样本孵化与特定的抗体和免疫沉淀反应蛋白G磁珠(GenScript,美国)。DNA免疫沉淀反应下筛选了,qPCR decrosslinked,和分析。免疫沉淀反应的抗体使用anti-H3K36me2 (ab9049 Abcam)。
2.6。建立ESC细胞系Overexpressing Nsd2
鼠标
Nsd2编码区被克隆到pCAG-3HA向量和潮霉素抗性和净化设备(1211 - 01,Biomiga)。
Ssrp1- / -ESCs转染有1
μg质粒表达
Nsd2通过Polyjet试剂(SL100688 SignaGen)按照制造商的推荐方案。与800年的ESCs是不断选择
μg / ml潮霉素B为14天。ESCs选择性细胞培养后,收集下游实验。
3所示。结果
3.1。复杂的绑定与H3K36甲基化相关
以前,我们发现事实复杂互动与启动子和基因体区域,由H3K36me2/3标记。有趣的是,基因分布剖面H3K36me2和H3K36me3呈正相关,Ssrp1(图
1(一)),相比之下的低相关性强度的Ssrp1 H3K4me3(图
1(一))。此外,这是值得注意的,H3K36me3浓缩在基因体从转录开始不断增加网站(TSS)转录终止网站(te)而H3K36me2优先与TSS地区和逐渐衰变TSS te(图
1 (b))。的分布剖面H3K36me2更类似于事实上比H3K36me3(复杂的数字
1(一)和
1 (b))。因此,我们进一步研究了Nsd家族基因的表达(
Nsd1,
Nsd2,
Nsd3),这是已知的调解H3K36甲基化。
Nsd1表达最高的ESCs的表情吗
Nsd2和
Nsd3较低(图
1 (c))。的表达
Nsd1和
Nsd3保持不变或略有调节ESCs没有复杂(图
1 (d))。然而,
Nsd2表达式中表达下调
Ssrp1- / -ESCs(图
1 (d)),这意味着
Nsd2作为一个潜在的下游靶基因复杂的事实。
Nsd2-mediated H3K36me2与Ssrp1绑定。(a)基因的分布剖面H3K36me2, H3K36me3 H3K4me3, Ssrp1。皮尔森相关的颜色规模代表了力量。(b) ChIP-seq信号密度Ssrp1浓缩,H3K4me3 H3K36me2, H3K36me3 (<在line-formula>
Y
设在)基因的身体从TSS te (<在line-formula>
X
设在)。H3K36me3浓缩从TSS增加到测试工程师。(c)相对mRNA的表达
Nsd1,
Nsd2,
Nsd3ESCs根据qPCR。(d) qPCR分析
Nsd1,
Nsd2,
Nsd3在WT ESC和表达水平
Ssrp1- / -ESC;数据显示为<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
;<在line-formula>
n
=
3
生理上独立的重复。ns:无意义的;<在line-formula>
∗
p
<
0.05
;<在line-formula>
∗
∗
p
<
0.01
。
3.2。在的ESCs Nsd2压制MERVL
同意密切的相似之处的形象和H3K36me2 Ssrp1绑定,主要Nsd2 chromatin-regulatory活动是调节组蛋白H3的dimethylation赖氨酸36 (H3K36me2) [
19]。因此,我们耗尽
Nsd2与两个独立的ESCs shrna检查Nsd2能否调节erv的表达(图
2(一个))。的损耗
Nsd2并不影响ESCs的细胞形态(图
2 (b))。而且,多能性基因的表达(
Oct4,
Sox2,
Nanog)没有被两个
Nsd2同时shrna(图
2 (c))。的抑制
Nsd2由两个独立的shrna没有扰乱内胚层分化标记的表达(
Foxa2和
Sox17)、中胚层(
Gata4和
Nkx2.5),外胚层(
Msx1和
Pax6)和滋养外胚层(
Foxd3和
Gata3)在同一时间(数字
2 (d)- - - - - -
2 (g)),这表明ESCs保持未分化
Nsd2。有趣的是,MERVL被激活的表达~ 2折
Nsd2损耗(图
2 (h)),但其他反转位子活动(LINE1或正弦B1)激活或较低表达下调,下游确认Nsd2行为实际上复杂的镇压ERV表达式。这些结果表明,Nsd2压制MERVL而不影响ESC多能性的表达。
损耗的
Nsd2ESCs。(一)qPCR的相对表达水平的分析
Nsd2后
Nsd2损耗的ESCs的正常化
Gapdh。数据被绘制<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
,<在line-formula>
n
=
3
生物学重复。(b)细胞的形态
Nsd2在的ESCs损耗。酒吧,100
μm。(c) qPCR分析多功能基因(
Oct4,
Sox2,
NanogESCs)与
Nsd2枯竭。(d) qPCR内胚层标记分析
Foxa2和
Sox17(d),中胚层标记
Gata4和
Nkx2.5(e),外胚层标记
Msx1和
Pax6(f)和滋养外胚层标记
Foxd3和
Gata3(g)。(h) qPCR MERVL表达水平和其他分析反转位子活动(LINE1、正弦B1)之后
Nsd2在的ESCs损耗。结果被规范化
Gapdh。数据显示为<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
;<在line-formula>
n
=
3
生理上独立复制;ns:无意义的;<在line-formula>
∗
p
<
0.05
;<在line-formula>
∗
∗
p
<
0.01
;<在line-formula>
∗
∗
∗
p
<
0.001
。
3.3。<斜体> Nsd2 < /斜体>过度救助MERVL表达<斜体> Ssrp1 < /斜体> <一口> - / - ESCs < /一口>
自Nsd2 MERVL表达和压制
Nsd2中表达下调
Ssrp1- / -ESCs,我们接下来是否恢复
Nsd2表达
Ssrp1- / -ESCs可以挽救MERVL的表达。因此,我们建立了一个
Ssrp1- / -ESC与
Nsd2过表达。我们的qPCR结果显示
Nsd2成功在
Ssrp1- / -ESCs(图
3(一个))。此外,过度的
Nsd2可以部分降低MERVL的表达
Ssrp1- / -ESCs(图
3 (b))。此外,有标记基因的表达(
Zscan4和
成绩最优的学生(图)部分恢复
3 (c))。这些结果表明,
Nsd2是一个重要的下游靶基因的压抑erv Ssrp1和有基因。
Nsd2过度救助MERVL和有基因的表达。(一)qPCR分析
Nsd2表达过度后
Nsd2在
Ssrp1- / -ESC。结果显示为<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
,<在line-formula>
n
=
3
生理上独立的复制和规范化
Gapdh。(b) qPCR MERVL经过过度的表达分析
Nsd2在
Ssrp1- / -ESC。<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
,<在line-formula>
n
=
3
。(c) qPCR有标记基因的表达分析
Zscan4和
成绩最优的学生超表达后
Nsd2在
Ssrp1- / -ESC。控制:控制;OE:过度;<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
,<在line-formula>
n
=
3
;<在line-formula>
∗
∗
p
<
0.01
;<在line-formula>
∗
∗
∗
p
<
0.001
。
3.4。Nsd2-Mediated H3K36me2减少MERVL-Fused基因在<斜体> Ssrp1 < /斜体> <一口> - / - ESCs < /一口>
我们进一步调查的目标是否Nsd2, H3K36me2,影响MERVL-fusion ChIP-qPCR ESCs基因没有事实。我们ChIP-qPCR结果表明H3K36me2丰富等MERVL-fused基因
Zfp809(图
4(一)),但不是在控制区域(图
4 (b))。然而,这种浓缩在ESC没有减少MERVL-fusion基因
Ssrp1表达式(数据
4(一)和
4 (b))。在一起,这些表明,降低浓缩H3K36me2 MERVL-fused基因可以解释MERVL-fused基因的激活
Nsd2downregulation在
Ssrp1- / -ESCs。
H3K36me2浓缩MERVL-fused基因。(a, b) ChIP-qPCR H3K36me2浓缩MERVL-fused基因的分析
Zfp809(a)和(b)在WT ESC和控制区域
Ssrp1- / -ESC与规范化
Gapdh和输入;数据显示为<在line-formula>
的意思是
±
年代
。
e
。
米
。
(<在line-formula>
n
=
3
提取)。ns:无意义的;<在line-formula>
∗
∗
∗
p
<
0.001
。
4所示。讨论
总之,我们发现Nsd2 MERVL和MERVL-fused 2 c基因的抑制因子,以上的差别,对这些
Nsd2担任二级监管途径激活MERVL后的损失
Ssrp1。有趣的是,只有
Nsd2(图
1 (d)),但不
Nsd1也不
Nsd3,中断的表达下调是函数,考虑到所有三个参与H3K36 Nsd基因甲基化。Nsd2是一个重要的H3K36me2甲基转移酶(
19,
22]。的损失
Nsd2模仿H3.3K36M突变,但不是
Nsd1或
Setd2模仿H3.3K36M在脂肪生成的影响
23),暗示的独特作用Nsd2 Nsd成员之间基因表达的调控。H3K6me2激活和抑制有关的基因表达
24]。最近报道,Nsd1 / Nsd2-mediated基因间H3K36me2招募Dnmt3a对DNA甲基化
25,
26]。在酵母细胞,H3K36me1/2/3也展示了镇压的转录(
27]。此外,H3K36me2可以招募Rpd3s组蛋白脱乙酰酶抑制寄生转录(
28]。这些都是符合我们发现H3K36me2减少MERVL-fused基因后的损失
Ssrp1(数据
4(一)和
4 (b)),这意味着一个潜在的镇压H3K36me2的角色。
Nsd2不仅参与基因转录调控。它参与调节基因组稳定性和甲醇non-histone蛋白质。Nsd2-mediated H3K36me2促进nonhomologous end-joining在无保护端粒,从而提高基因组不稳定性引起的端粒功能障碍(
29日]。人类NSD2-mediated PTEN甲基化调节细胞对DNA损伤的反应(
30.]。最近发现,DNA损伤是引起的损耗MERVL活化剂Zscan4 [
3,
31日]。反应的ATR和CHK1复制强调激活
Zscan4和MERVL
20.),这意味着DNA损害复制压力和Zscan4相互地互相调节。这将是有趣的调查是否涉及Nsd2 DNA损伤修复与将来Zscan4及其关系。
5。结论
总之,我们发现
Nsd2的下游基因,压抑MERVL,不影响ESC多能性。的减少
Nsd2在
Ssrp1- / -ESCs伴随着H3K36me2 MERVL-fused基因超表达的减少
Nsd2部分获救MERVL的表达。这些研究结果建立Nsd2 ESCs MERVL的一个重要的抑制因子,在事实的损失函数。
数据可用性
发表ChIP-seq数据我们分析GSE141791 Ssrp1 [
16),GSE117155 H3K36me2 [
32),GSE110321 H3K36me3 [
33),GSE90893 H3K4me3 [
34]。
的利益冲突
我们声明,没有利益冲突,在这项研究中。
作者的贡献
X.L.构思和设计研究。T.G.,F。C。,和W。Z。performed most experiments. X.Z. did bioinformatics analysis. T.G., X.H., and X.L. wrote the manuscript.
确认
这项工作是由国家重点支持的研究和发展项目的中国(2018 yfa0107000),中国国家自然科学基金(32070858,32070858,32070858),以及基础研究基金为中央大学(63151113,63161150)。
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