題目：Pervasive Chromatin-RNA Binding Protein Interactions Enable
RNA-Based Regulation of Transcription
期刊：Cell
產品：FIP1L1 antibody (A5016)
物種：人
應用：ChIP-Seq
一、研究背景
RNA結合蛋白（RNA Binding Protein，RBP）在轉錄後的剪接加工、修飾、轉運、細胞定位、穩定性、翻譯和降解等RNA代謝過程中發揮著重要的調控功能，但近來對RNA可交聯蛋白質的觀察揭示了大量的經典和非經典RBP。目前已知一些典型的DNA結合蛋白能夠結合RNA，現已擴展到許多轉錄因子（Transcription Factors , TFs），例如CTCF; DNA損傷修復酶，例如XRCC5 / Ku80，以及轉錄複合物，例如PRC2。保守估計人類基因組目前編碼的RBPs多達1500種，鑑於哺乳動物細胞中存在如此巨大的RBP庫，現在需要研究和探索它們新的功能。而且越來越多的證據表明，轉錄調控和染色質活性在很大程度上涉及調節類的RNA，儘管多個RBPs與轉錄調控有關，但其在轉錄水平的調控功能和機制尚不清楚。
武漢大學肖銳研究員與美國加州大學聖地亞哥分校（UCSD）付向東教授課題組研究成果榮登國際頂級期刊Cell雜誌，該研究刷新了我們對RNA結合蛋白的傳統認知，揭示RNA結合蛋白是一類新的轉錄因子或輔助因子的新概念，可通過RNA依賴的染色質相互作用直接參與轉錄調控，開闢了RNA結合蛋白功能研究的新領域。肖銳研究員為共同第一作者和通訊作者，加州大學聖地亞哥分校陳加餘博士和梁徵宇博士為共同第一作者，付向東教授為共同通訊作者。該論文的共同作者還包括武漢大學周宇教授和羅大極副教授、清華大學魯志教授、張奇偉教授和陳陽助理研究員、廈門大學劉文教授、美國MIT Christopher Burge教授、UCSD Gene Yeo教授和康涅狄格大學Brenton Graveley教授和加拿大蒙特利爾大學Eric Lecuyer教授。
二、研究結果與內容
針對特定RBP參與轉錄和共轉錄RNA加工的這一新興領域，付向東等團隊參加了ENCODE項目，分別在HepG2和K562細胞上挑選了有特異性抗體且有核定位的58和45個RBP，並通過ChIP-seq（染色質免疫沉澱測序）技術大規模檢測，肖銳研究員等意外地發現約60%的RNA結合蛋白與染色質有廣泛的相互作用，並且放大在基因啟動子和增強子區域。
Figure 1.General Features of
Chromatin-Associated RBPs.
該研究目前只檢測了人類基因組中不到5%的RNA結合蛋白（目前RBPs大概有1500種），卻發現約40%的活性染色質區域和約80%的活性啟動子區域都存在RNA結合蛋白的特意性結合，這提示RNA結合蛋白在染色質水平存在著廣泛的功能和作用。
Figure 2.Distinct RBP-Chromatin Interaction
Patterns on Different Promoter Classes.
作者在HepG2細胞中進行RBP基因剔除，比較基因表達在穩態前後的變化，通過GRO-seq（Global Nuclear Run-On測序）技術和RNA-seq技術發現野生型細胞系大多數RBP與啟動子的相互作用與靶基因轉錄活性相關，基因剔除後，幾乎所有的RBP都在穩定狀態下影響基因表達。為了進一步判斷誘導基因表達是否與他們的啟動子相關，作者通過GRO-seq證實至少有6個RBP(RBM22, XRCC5, RBM25, HNRNPK, HNRNPLL和 U2AF1)直接參與了轉錄調控過程。
Figure 3.Correlation between RBP-Promoter
Interaction and Gene Expression.
通過NMF（Negative Matrix Factorization）方法進一步分析獲得的高質量RBPs ChIP-seq數據與相同細胞系中可利用的TFs ChIP-seq數據，揭示了許多共同結合事件，從而為TFs和RBPs的協同作用提供了證據。此外，研究發現RBPs如同TFs一樣偏向於結合人類基因組中HOT（High-occupancy Target）區域。
Figure 4.Integrated Analysis of
Chromatin-Associated RBPs and TFs in HepG2 Cells
5、YY1和RBM25在轉錄中的功能協同作用該研究重點闡釋了RNA結合蛋白RBM25（參與剪接調節的RBP）通過調控轉錄因子YY1（已知的RNA依賴性TF）與染色質的結合，進而調控染色質結構和轉錄激活與抑制的分子機制， RBM25耗竭減弱了所有YY1依賴性活性，包括染色質結合，DNA環化和轉錄，全面展示了特異性的RNA結合蛋白介導的轉錄因子YY1的功能調控作用。
Figure 5.Co-regulation of Gene Expression
by YY1 and RBM25 in HepG2 Cells.
文章小結
該研究通過大規模RNA結合蛋白 ChIP-seq分析，證實了RNA結合蛋白廣泛存在於人類基因組中的活躍染色質區域。與轉錄因子一樣，RNA結合蛋白同樣顯示出對基因組中HOT區域的強烈偏好，特別是基因啟動子，其中它們的關聯通常與轉錄輸出相關。同時發現提出了RNA結合蛋白作為轉錄因子或輔助因子調控轉錄的新概念，開闢了RNA結合蛋白功能研究的新領域，刷新了我們對RNA結合蛋白的傳統認知。
三、RBP抗體案例展示
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