BRD4通过转录抑制RhoB来抑制终末红细胞生成

背景：终末红细胞生成是一个涉及基因转录协调与剧烈核凝聚的多步骤复杂过程，最终通过核排出形成网织红细胞。然而，我们对该过程中关键转录及表观遗传调控因子的理解仍不全面。方法：我们在CD34+来源的原代人成红细胞中通过高通量小分子筛选鉴定促进终末红细胞生成的关键靶点，并利用不同BRD4亚型的抑制剂和shRNA在不同分化体系中验证表型。随后通过RNA测序、ATAC测序、染色质免疫沉淀定量PCR、免疫共沉淀等技术，结合对已发表转录组数据及质谱数据的再分析，阐明BRD4调控终末红细胞生成的具体机制。结果：我们发现溴结构域蛋白BRD4（作为表观遗传阅读器和转录激活因子与CDK9协同作用）的抑制剂能促进造血干/祖细胞和胚胎干细胞向终末红细胞分化，并增强去核过程。整合分析我们的RNA测序、ATAC测序数据及已发表的不同阶段成红细胞分化转录组数据证实，BRD4抑制可加速成红细胞成熟。出乎意料的是，该功能独立于其经典的CDK9互作及转录激活作用。相反，BRD4抑制后的RNA测序、ATAC测序和Cut&Tag分析显示，BRD4通过抑制小G蛋白RhoB并破坏肌动蛋白重组来调控红细胞生成。染色质免疫沉淀定量PCR、免疫共沉淀及功能研究表明，BRD4通过与组蛋白甲基转移酶EHMT1/2相互作用发挥转录抑制功能。结论：本研究揭示了BRD4在红系成熟调控中的非经典功能——作为RhoB的转录抑制因子，以及通过经典CDK9依赖途径调控成红细胞增殖的双重作用。此外，我们明确了RhoB在终末红细胞生成中的活性与功能。BRD4抑制可能成为促进体外血细胞生产的简便方法，并为骨髓增生异常综合征等红细胞生成异常疾病提供潜在治疗靶点。