长链非编码RNA Malat1通过介导表观遗传抑制调控CD8+ T细胞分化

The long noncoding RNA Malat1 regulates CD8+ T cell differentiation by mediating epigenetic repression

作者信息Jad N Kanbar, Shengyun Ma, Eleanor S Kim, Nadia S Kurd, Matthew S Tsai, Tiffani Tysl, Christella E Widjaja, Abigail E Limary, Brian Yee, Zhaoren He, Yajing Hao, Xiang-Dong Fu, Gene W Yeo, Wendy J Huang, John T Chang
PMID35593887
期刊J Exp Med
发布时间2022-06-06
DOI10.1084/jem.20211756

实验完整度

包含体内shRNA筛选、过继转移模型、scRNA-seq、GRID-seq、ChIP-seq、CUT&RUN和RIP等多种独立证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

P14 TCR转基因CD8+ T细胞(LCMV感染模型) C57BL/6小鼠(过继转移受体)

重点核对

Malat1 shRNA敲低效率(83.1%, 69.4%, 82.2%) 过继转移细胞比例(1:1)及感染剂量(2×10^5 PFU LCMV-Armstrong) 分析时间点(感染后第3,5,7,35,65天) 细胞亚群分类标志物(KLRG1, CD127, CD62L, CX3CR1等)

摘要

在对微生物感染的免疫应答过程中,CD8+ T细胞产生短寿命的效应细胞和提供持续保护的记忆细胞。尽管调控CD8+ T细胞分化的转录程序已被广泛表征,但长链非编码RNA(lncRNAs)在这一过程中的作用仍知之甚少。通过功能性遗传敲低筛选,我们鉴定出lncRNA Malat1是终末效应细胞和终末效应记忆(t-TEM)循环记忆亚群的调控因子。对染色质富集的lncRNAs的评估显示,Malat1与在基因启动子和基因体上表现出增加的RNA相互作用的反式lncRNAs聚为一类。此外,我们观察到Malat1通过与Ezh2的直接相互作用,与许多记忆细胞相关基因上增加的H3K27me3沉积相关,从而促进终末效应和t-TEM细胞分化。我们的发现表明Malat1在调控CD8+ T细胞分化中具有重要的功能作用,并拓宽了对lncRNAs在CD8+ T细胞生物学中的认识。

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
长链非编码RNA Malat1是否以及如何调控CD8+ T细胞效应和记忆分化?
核心机制
Malat1通过与Ezh2相互作用,在终末效应细胞中优先促进记忆相关基因上的H3K27me3沉积,从而表观遗传抑制这些基因的表达,促进终末效应和t-TEM细胞分化。
主要证据
体内shRNA筛选和过继转移实验表明Malat1敲低减少TE和t-TEM细胞;scRNA-seq显示敲低后记忆相关基因上调;GRID-seq显示Malat1富集于启动子和基因体;ChIP-seq和CUT&RUN显示敲低后H3K27me3沉积减少;RIP证实Malat1与Ezh2结合。
研究意义
揭示Malat1在CD8+ T细胞分化中的重要功能,拓宽了对lncRNAs在CD8+ T细胞生物学中作用的认识。

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

体内功能性遗传敲低筛选

鉴定调控CD8+ T细胞分化的候选lncRNA

将P14 CD8+ T细胞转导shRNA库,过继转移至CD45.2小鼠并感染LCMV,感染后第7天分选TE和MP细胞,通过Z-score分析富集差异。

2

验证Malat1敲低对效应和记忆分化的影响

验证Malat1敲低对CD8+ T细胞效应和记忆亚群分化的功能影响

将Malat1KD和NT P14细胞以1:1混合过继转移至受体小鼠并感染LCMV,在不同时间点分析细胞比例和表型。

3

二次感染回忆反应分析

评估Malat1对次级记忆T细胞生成的作用

初次感染后第35天分选t-TEM, TEM, TCM亚群,混合后过继转移至新受体并再次感染,分析次级记忆亚群。

4

单细胞RNA测序分析

探究Malat1敲低对CD8+ T细胞转录组的影响

感染后第7天分选Malat1KD和NT细胞进行scRNA-seq,分析聚类和基因表达差异。

5

GRID-seq分析

分析Malat1在染色质上的全基因组相互作用

体外激活P14 CD8+ T细胞,培养4.5天后进行GRID-seq,分析lncRNA与染色质的相互作用。

6

ChIP-seq和CUT&RUN分析

检测Malat1敲低对H3K27me3等组蛋白修饰的影响

感染后第7天分选Malat1KD和NT细胞,进行H3K27me3, H3K4me3, Ezh2的ChIP-seq和CUT&RUN实验。

7

RIP-qPCR验证Malat1与Ezh2相互作用

验证Malat1与Ezh2的直接相互作用

体外激活CD8+ T细胞,使用Ezh2抗体进行RNA免疫沉淀,通过qPCR检测Malat1富集。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
Iscove改良DMEM培养基--10-016-CV
胎牛血清----
L-谷氨酰胺--25030149
青霉素-链霉素--15140122
CD8a+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec130-104-075
LS MACS分离柱Miltenyi Biotec--
二硫赤藓糖醇Thermo Fisher Scientific--
DMEM培养基--11965-118
Opti-MEM培养基--31985062
TransIT-LT1转染试剂Mirus Bio--
pCL-Eco辅助质粒----
聚凝胺----
LCMV GP33-41肽GenscriptRP20257
布雷菲德菌素A溶液BioLegend420601
FoxP3/转录因子染色缓冲液试剂盒Thermo Fisher Scientific00-5523-00
miRNeasy Micro试剂盒Qiagen217084
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708890
SsoAdvanced通用SYBR Green超级混合物Bio-Rad1725270
TruSeq V2 mRNA文库制备Illumina--
Chromium单细胞3'试剂盒v210x Genomics--
GRID-seq试剂盒----
Magna ChIP A/G染色质免疫沉淀试剂盒EMD Millipore1710085
Covaris微量管Covaris520045
Covaris E220超声波破碎仪Covaris--
抗H3K27me3抗体EMD Millipore07-449
抗H3K4me3抗体Abcamab8580
抗Ezh2抗体EMD MilliporeAC22, 07-449
CUT&RUN检测试剂盒Cell Signaling86652
SimpleChIP ChIP-seq DNA文库制备试剂盒(Illumina双指数)Cell Signaling56795
Magna RIP RNA结合蛋白免疫沉淀试剂盒EMD Millipore17-700
Qubit高灵敏度RNA定量试剂Thermo Fisher ScientificQ32852
Alexa Fluor 488驴抗兔IgGBioLegend406417
Prolong玻璃封片剂(含DAPI)Thermo Fisher ScientificP36981

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
小鼠模型和过继转移
小鼠品系(C57BL/6, P14 TCR转基因),性别和年龄(雄性受体,雌性供体,6-9周龄),细胞转移比例(1:1)和数量(5×10^5)
阅读提示:Materials and methods, Mice; shRNA CD8+ T cell transfers
病毒感染
LCMV Armstrong株剂量(2×10^5 PFU)
阅读提示:Materials and methods, shRNA CD8+ T cell transfers
细胞亚群分选
TE细胞定义为KLRG1hiCD127lo,MP细胞为KLRG1loCD127hi,t-TEM为CD62LloCD127lo,TEM为CD62LloCD127hi,TCM为CD62LhiCD127hi
阅读提示:Results, Figure legends
Malat1敲低
shRNA序列和构建载体(LMP-d Ametrine),验证的敲低效率(83.1%, 69.4%, 82.2%)
阅读提示:Materials and methods, shRNA CD8+ T cell transfers; Results, Fig. 1B
scRNA-seq
10x Genomics平台,细胞数量(10,000细胞/样本),分析参数(Seurat, 25 PC, 分辨率0.9)
阅读提示:Materials and methods, scRNA-seq library generation and analysis
GRID-seq
细胞激活时间(4.5天),肽脉冲(gp33-41 1小时内1 ng/μl)
阅读提示:Materials and methods, GRID-seq library generation and analysis
ChIP-seq
抗体及用量(3 μg抗体/1×10^6细胞),固定(1%甲醛),超声参数(175W, 10% duty, 200 cycles per burst, 600s)
阅读提示:Materials and methods, ChIP-seq library generation and analysis
CUT&RUN
细胞数(100,000),抗体(H3K27me3, IgG对照),Spike-In Yeast DNA用量(50 pg)
阅读提示:Materials and methods, CUT&RUN library generation and analysis
RIP
细胞数(10,000,000),Ezh2抗体用量(5 μg),qPCR引物序列
阅读提示:Materials and methods, RIP preparation and analysis