LncRNA NEAT1招募SFPQ调控MITF剪接并控制RPE细胞增殖

LncRNA NEAT1 Recruits SFPQ to Regulate MITF Splicing and Control RPE Cell Proliferation

作者信息Xiaojuan Hu, Fang Li, Junhao He, Juan Yang, Ye Jiang, Mingyuan Jiang, Dandan Wei, Lifu Chang, J Fielding Hejtmancik, Ling Hou, Xiaoyin Ma
PMID34787639
发布时间2021-11
DOI10.1167/iovs.62.14.18

实验完整度

研究包含体外细胞模型(ARPE-19、D407、原代小鼠RPE、hESC-RPE),结合siRNA敲低、慢病毒过表达、RIP、RT-PCR/qRT-PCR、细胞计数、Ki67染色及Western blot等多层级功能与机制验证。

主要模型

ARPE-19细胞 D407细胞 原代小鼠RPE细胞 hESC来源的RPE细胞

重点核对

NEAT1敲低效率及对MITF剪接的影响(ARPE-19和D407细胞) SFPQ过表达效率及对MITF剪接的影响(ARPE-19+SFPQ细胞) SFPQ与NEAT1和MITF mRNA的直接结合(RIP实验) NEAT1敲低后SFPQ与MITF mRNA结合亲和力的变化 NEAT1敲低对细胞增殖的影响(细胞计数、Ki67染色、Western blot)

摘要

目的 视网膜色素上皮(RPE)细胞增殖受到精确调控以维持视网膜稳态。小眼畸形相关转录因子(MITF)是RPE细胞中的一个关键转录因子,具有两种选择性剪接异构体:(+)MITF和(−)MITF。先前的工作表明,(−)MITF而非(+)MITF抑制RPE细胞增殖。本研究旨在探讨长链非编码RNA(lncRNA)核富集丰富转录本1(NEAT1)在调控MITF剪接及由此调控RPE细胞增殖中的作用。 方法 使用小鼠RPE、原代培养的小鼠RPE细胞以及不同增殖状态的人胚胎干细胞(hESC)来源的RPE细胞,通过逆转录PCR(RT-PCR)或定量RT-PCR评估(+)MITF、(−)MITF和NEAT1的表达。使用特异性小干扰RNA(siRNA)敲低NEAT1。使用慢病毒感染过表达剪接因子脯氨酸和谷氨酰胺丰富蛋白(SFPQ)。通过细胞计数和Ki67免疫染色分析细胞增殖。使用RNA免疫沉淀(RIP)分析SFPQ与MITF或NEAT1之间的结合。 结果 NEAT1在增殖性RPE细胞中高表达,这些细胞中(−)MITF的表达较低。在RPE细胞中敲低NEAT1将MITF剪接模式转变为产生更高水平的(−)MITF并抑制细胞增殖。机制上,NEAT1招募SFPQ直接结合MITF mRNA以调控其选择性剪接。在ARPE-19细胞中过表达SFPQ增强了SFPQ与MITF的结合富集,并增加了(+)MITF的剪接效率。NEAT1敲低后,SFPQ与MITF的结合亲和力降低。 结论 NEAT1作为支架招募SFPQ到MITF mRNA并促进其结合亲和力,这在调控MITF的选择性剪接和RPE细胞增殖中发挥重要作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
本研究旨在探讨lncRNA NEAT1在调控MITF选择性剪接及RPE细胞增殖中的作用。
核心机制
NEAT1作为支架招募SFPQ结合MITF mRNA,增强其结合亲和力,从而促进(+)MITF的剪接产生,降低(−)MITF水平,进而促进RPE细胞增殖。
主要证据
在增殖性RPE细胞中NEAT1高表达而(−)MITF低表达;敲低NEAT1导致(−)MITF比例升高并抑制增殖;SFPQ过表达增强其与MITF结合并增加(+)MITF比例;RIP显示SFPQ直接结合NEAT1和MITF mRNA;敲低NEAT1降低SFPQ与MITF的结合。
研究意义
该研究揭示了NEAT1-SFPQ-MITF剪接轴在RPE细胞增殖调控中的作用,为理解RPE增生性病理和缺乏增殖性再生的机制提供了分子基础,可能为相关眼病提供新的靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测不同增殖状态RPE细胞中MITF剪接异构体表达

评估(+)MITF和(−)MITF在不同增殖状态RPE细胞中的表达差异。

分离2月龄C57BL/6J小鼠RPE组织并原代培养7天,通过BrdU掺入确认细胞增殖状态;使用RT-PCR和qRT-PCR分析RPE组织和培养细胞中(−)MITF和(+)MITF的表达。同时,将hESC-RPE细胞分为高增殖和低增殖组,分析MITF异构体表达。

2

检测NEAT1在不同增殖状态RPE细胞中的表达

探究NEAT1表达是否与RPE细胞增殖状态相关。

使用RT-PCR和qRT-PCR检测原代培养小鼠RPE细胞与分离组织、高/低增殖hESC-RPE细胞、以及亚融合和后融合的ARPE-19和D407细胞中NEAT1的表达。

3

敲低NEAT1并评估其对RPE细胞增殖的影响

验证NEAT1是否调控RPE细胞增殖。

在ARPE-19和D407细胞中转染si-NEAT1或si-NC,通过qRT-PCR验证敲低效率;通过细胞计数、细胞生长曲线、Ki67免疫染色和Western blot检测增殖相关蛋白(MET、E2F1、P-Rb等)评估增殖变化。

4

敲低NEAT1并分析MITF剪接模式变化

确定NEAT1是否调控MITF mRNA的选择性剪接。

在ARPE-19和D407细胞中敲低NEAT1后,通过RT-PCR和qRT-PCR分析(+)MITF和(−)MITF的比例,并检测总MITF mRNA水平。

5

验证SFPQ直接结合MITF mRNA并调控其剪接

探究NEAT1是否通过招募SFPQ调控MITF剪接。

使用RIP实验检测ARPE-19细胞中SFPQ与NEAT1和MITF mRNA的结合;通过慢病毒过表达SFPQ,检测SFPQ结合MITF mRNA的变化及MITF剪接异构体比例变化。

6

验证SFPQ调控MITF剪接依赖NEAT1

证明NEAT1对于SFPQ介导的MITF剪接调控是必需的。

在ARPE-19和ARPE-19+SFPQ细胞中敲低NEAT1,通过RIP检测SFPQ与MITF mRNA结合的变化,并分析MITF剪接异构体比例。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F-12培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清----
分散酶----
Essential 8培养基GibcoA1517001
LipoJet转染试剂SignaGen Labs--
SFPQ过表达慢病毒GeneCopoeia--
TRIzol试剂Invitrogen--
逆转录试剂盒Promega--
2× Taq预混液(含染料)Vazyme Biotech--
SYBR Green荧光染料Thermo Fisher Scientific--
抗Ki67抗体MilliporeSigmaab9260
溴脱氧尿苷----
抗BrdU抗体Sigma-Aldrichb8434
蔡司荧光显微镜Carl Zeiss Microscopy--
MET抗体Cell Signaling Technology8198
E2F1抗体Cell Signaling Technology3742S
磷酸化Rb抗体Cell Signaling Technology3590
磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
AKT抗体Cell Signaling Technology4691
Odyssey CLx成像系统LI-COR Biosciences--
Magna RIP RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒MilliporeSigma17-700
SFPQ抗体Sigma-AldrichP2860

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
ARPE-19和D407细胞的培养基(DMEM/F-12或DMEM)、血清浓度(10% FBS)、培养条件(5% CO2,37°C);小鼠RPE分离方法(2% dispase消化30分钟)
阅读提示:参见Methods中“Cell Culture and NEAT1 Knockdown”和“Mouse RPE Isolation and Primary Culture”部分
NEAT1敲低
siRNA序列(si-NEAT1-1和si-NEAT1-2)、转染浓度(40 pmol)、转染试剂(LipoJet Reagent)、转染时细胞密度(约50%汇合度)
阅读提示:参见Methods中“Cell Culture and NEAT1 Knockdown”部分和Supplementary Table S1
SFPQ过表达
慢病毒滴度(2×10^8 TU/mL)、感染体积(10 µL)、感染时间(约6小时)、检测时间(72小时后)
阅读提示:参见Methods中“SFPQ Overexpression”部分
MITF剪接分析
RT-PCR引物(跨外显子6a)、PCR条件(94°C 40秒,58°C 30秒,72°C 30秒,34个循环)、qRT-PCR引物位置(总MITF外显子2-3,+MITF外显子6a和7)
阅读提示:参见Methods中“MITF mRNA and Splicing Isoform Analysis”部分和Supplementary Figure S1
RNA免疫沉淀
使用Magna RIP试剂盒、SFPQ抗体(P2860)、细胞培养时间(24小时)
阅读提示:参见Methods中“RNA Binding Protein Immunoprecipitation Assay”部分
增殖检测
细胞计数时间(转染后48小时)、Ki67染色步骤(4%多聚甲醛固定,0.4% Triton X-100透化,抗体稀释1:200)、BrdU浓度(20 µm)和孵育时间(2小时)
阅读提示:参见Methods中“Immunostaining”和“Statistical Analysis”部分