应激反应性bZIP转录因子ATF4和BACH1与MAF家族bZIP蛋白NRL协同微调视杆光感受器基因表达

目的：肌腱膜纤维肉瘤（MAF）家族碱性基序亮氨酸拉链（bZIP）转录因子神经视网膜亮氨酸拉链（NRL）决定视杆细胞命运，并与多种调控蛋白协同控制视杆基因的表达。NRL、其靶标及相互作用蛋白的突变与视网膜病变相关。由于bZIP异二聚化可扩展靶序列选择性，我们着手鉴定NRL的bZIP蛋白相互作用因子。方法：通过酵母双杂交和免疫共沉淀鉴定相互作用因子，通过高分辨率显微术和邻位连接技术验证，并通过报告基因实验进行功能评估。我们使用切割靶标和标记（CUT&Tag）技术绘制激活转录因子4（ATF4）和BTB与CNC同源蛋白1（BACH1）的占据图谱，并使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）评估其在小鼠视网膜中敲低后的基因表达变化。结果：我们鉴定出两种bZIP蛋白ATF4和BACH1作为NRL的相互作用因子。我们证明了NRL和ATF4通过亮氨酸拉链结构域直接相互作用，并验证了它们在视杆光感受器中的共定位。NRL和BACH1也部分共定位，但它们的相互作用可能需要其他因子。报告基因实验显示，ATF4促进NRL介导的视紫红质启动子反式激活，而BACH1似乎起抑制作用。CUT&Tag揭示了NRL、ATF4和BACH1在视杆表达基因（包括光转导基因）启动子中的共享和独特结合位点。scRNA-seq进一步表明，在特定的视杆亚群中，ATF4和NRL的高表达与光转导基因的上调一致。结论：我们提出，NRL介导的基因调控网络包括短暂和稳定但依赖环境的蛋白质-蛋白质相互作用，这些相互作用控制成熟视杆光感受器中定量精确的基因表达模式。我们的发现提示，通过靶向基因表达调节，对视杆细胞功能障碍相关的视网膜病变具有治疗潜力。