诱导型环状RNA circKcnt2抑制ILC3活化以促进结肠炎消退

An inducible circular RNA circKcnt2 inhibits ILC3 activation to facilitate colitis resolution.

作者信息Benyu Liu, Buqing Ye, Xiaoxiao Zhu, Liuliu Yang, Huimu Li, Nian Liu, Pingping Zhu, Tiankun Lu, Luyun He, Yong Tian, Zusen Fan
PMID32796851
发布时间2020-08-14
DOI10.1038/s41467-020-17944-5

实验完整度

包含circRNA芯片筛选、细胞功能实验、基因敲除小鼠模型、DSS诱导结肠炎及H.h.感染模型,并进行CHIRP、ChIP、RNA pulldown等机制验证,证据层级丰富。

主要模型

ILC3细胞(小鼠肠道) Rag1−/−小鼠(DSS诱导先天性结肠炎模型) circKcnt2−/−小鼠及其与Rag1−/−杂交小鼠 Rag1−/−Il2rg−/−小鼠(过继转移模型)

重点核对

circKcnt2在DSS处理小鼠ILC3中的表达时序(第6天达峰) circKcnt2−/−Rag1−/−小鼠DSS处理后的体重变化、结肠炎评分和生存率 circKcnt2与Batf启动子结合区域(-1800至-1600)及HR4结构 circKcnt2Mut小鼠中circKcnt2在Batf启动子的富集和Batf表达变化 Mbd3−/−Rag1−/−和circKcnt2−/−Batf−/−Rag1−/−小鼠的结肠炎表型

摘要

三型固有淋巴样细胞(ILC3)是肠道免疫、炎症和组织稳态的重要调节因子,但ILC3活化如何被调控仍不清楚。在这里,我们鉴定了一个新的环状RNA(circRNA)circKcnt2,它在肠道炎症期间于ILC3中被诱导表达。敲除circKcnt2导致小鼠肠道ILC3活化和严重的结肠炎。机制上,circKcnt2作为核内circRNA,招募核小体重塑去乙酰化酶(NuRD)复合物到Batf启动子上以抑制Batf表达;这进而抑制Il17表达,从而促进ILC3失活以促进先天性结肠炎消退。此外,Mbd3−/−Rag1−/−和circKcnt2−/−Rag1−/−小鼠在葡聚糖硫酸钠(DSS)处理后发展出严重的先天性结肠炎,而同时删除Batf则促进结肠炎消退。总之,我们的数据支持circRNA circKcnt2在调控ILC3失活和先天性结肠炎消退中的功能。

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
环状RNA是否以及如何调控ILC3的活化,从而影响肠道炎症的消退?
核心机制
circKcnt2作为核环状RNA,通过其HR4结构域与Batf启动子区域(-1800至-1600)结合,并招募NuRD复合物(通过Mbd3)至该位点,抑制Batf转录,进而下调Il17表达,抑制ILC3活化,促进先天性结肠炎消退。
主要证据
circKcnt2在炎症ILC3中高表达;circKcnt2敲除导致ILC3活化、IL-17产生增加和严重结肠炎;CHIRP、ChIP、EMSA等证明circKcnt2与Batf启动子及Mbd3的相互作用;circKcnt2突变或Mbd3缺失破坏该抑制,加重结肠炎,而Batf缺失则促进消退。
研究意义
该研究揭示circRNA通过招募染色质重塑复合物调控ILC3功能的新机制,为肠道炎症疾病提供潜在的治疗靶点。

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

circRNA表达差异筛选

鉴定在肠道炎症中表达变化的circRNA,并筛选与ILC3功能相关的候选分子。

从DSS处理和对照Rag1−/−小鼠中分离ILC3,进行circRNA芯片分析,并对上调最显著的前10个circRNA进行qRT-PCR验证和功能筛选。

2

circKcnt2表达与分布验证

确认circKcnt2的组织、细胞特异性表达,以及在炎症过程中的动态变化和亚细胞定位。

通过Northern blot、qRT-PCR检测circKcnt2在不同组织和免疫细胞中的表达;在DSS处理不同时间点检测其表达;通过FISH和核质分离检测其亚细胞定位。

3

circKcnt2敲除小鼠的构建与表型分析

研究circKcnt2在体内的生理功能,验证其敲除对ILC3活化及结肠炎的影响。

通过CRISPR/Cas9技术生成circKcnt2−/−小鼠,与Rag1−/−小鼠杂交,用DSS或H.h.处理,评估体重、结肠长度、结肠炎评分、IL-17+ ILC3数量、肠道通透性(FITC-dextran)等指标。

4

过继转移及抗IL-17抗体实验

证明circKcnt2在ILC3中作用的重要性,以及IL-17在circKcnt2介导的炎症调控中的关键作用。

将circKcnt2+/+或circKcnt2−/− ILC3s(或circKcnt2Mut等)过继转移至Rag1−/−Il2rg−/−小鼠,随后DSS处理,并使用抗IL-17抗体或同型对照,评估结肠炎严重程度。

5

分子机制解析

阐明circKcnt2抑制Batf转录的分子机制,包括与Batf启动子的结合及NuRD复合物的招募。

通过转录组芯片、CHIRP、RNA pulldown、EMSA、ChIP、DNaseI accessibility、nuclear run-on等实验,证明circKcnt2与Batf启动子结合,并通过Mbd3招募NuRD复合物,导致Batf启动子区域染色质封闭,抑制转录。

6

功能验证与回路验证

验证circKcnt2-Batf-IL-17轴对ILC3活化和结肠炎的影响,并通过基因敲除/回补实验确认因果关系。

利用circKcnt2Mut小鼠、Mbd3−/−小鼠、Batf−/−小鼠及组合小鼠(如circKcnt2−/−Batf−/−Rag1−/−),在DSS或H.h.模型中观察ILC3活化、IL-17产生和结肠炎表型,通过过表达或敲除实验验证circKcnt2功能。

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
抗H3K27ac抗体Cell Signaling Technology8173
抗Batf抗体Cell Signaling Technology8638
抗H3K27me3抗体Cell Signaling Technology9733
抗Mbd3抗体Cell Signaling Technology99169
抗Chd3抗体Cell Signaling Technology4241
抗Rbap46抗体Cell Signaling Technology6882
抗Hdac1抗体Cell Signaling Technology34589
抗Hdac2抗体Cell Signaling Technology57156
抗EEA1抗体Cell Signaling Technology3288
抗H3抗体Cell Signaling Technology4499
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology3700
抗Kcnt2抗体Bioss Antibodiesbs-12177R
抗CD127抗体 (A7R34)eBiosciences--
抗c-Kit抗体 (2B8)eBiosciences--
抗CD3抗体 (17A2)eBiosciences--
抗CD4抗体 (GK1.5)eBiosciences--
抗CD19抗体 (1D3)eBiosciences--
抗NK1.1抗体 (PK136)eBiosciences--
抗CD150抗体 (mShad150)eBiosciences--
抗CD34抗体 (RAM34)eBiosciences--
抗CD45抗体 (30-F11)eBiosciences--
抗CD90抗体 (HIS51)eBiosciences--
抗Sca-1抗体 (D7)eBiosciences--
抗CD25抗体 (PC61.5)eBiosciences--
抗Flt3抗体 (A2F10)eBiosciences--
抗α4β7抗体 (DATK32)eBiosciences--
抗RORγt抗体 (AFKJS-9)eBiosciences--
抗NKp46抗体 (29A1.4)eBiosciences--
抗Gata3抗体 (TWAJ)eBiosciences--
抗KLRG1抗体 (2F1)eBiosciences--
抗PLZF抗体 (Mags.21F7)eBiosciences--
谱系混合抗体 (88-7772-72)eBiosciences88-7772-72
抗CD48抗体 (HM48-1)eBiosciences--
抗IL-17抗体 (eBio17B7)eBiosciences--
抗CD16/32抗体 (93)eBiosciences--
抗BrdU抗体 (600-401-C29)Thermo Fisher600-401-C29
DAPISigma-Aldrich--
IL-17 ELISA试剂盒eBiosciences--
RNA小量制备试剂盒Tiangen--
M-MLV逆转录酶Promega--
ABI 7300实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
小鼠环状RNA芯片V2.0----
Affymetrix mRNA表达谱芯片Affymetrix--
Hybond-N+膜GE Healthcare--
细胞核分离试剂盒Sigma-Aldrich--
Light Shift化学发光RNA EMSA试剂盒Thermo Scientific--
HEK293T细胞ATCCCRL-11268
肝螺杆菌 (Hh NCI-Frederick 1A株)American Type Culture Collection51449
血琼脂平板Oxoid--
粪便DNA提取试剂盒Qiagen--
FACSAria III流式分选仪BD Biosciences--
Olympus FV1200激光共聚焦显微镜Olympus--
Olympus FV1000激光共聚焦显微镜Olympus--
LTQ Orbitrap XL质谱仪Thermo Scientific--

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
circRNA筛选与验证
DSS处理剂量(3%)、时间(7天)、小鼠品系(Rag1−/−)、ILC3分选标记(Lin−CD90highCD45low)
阅读提示:Fig. 1a-c及Methods部分
circKcnt2敲除小鼠构建
CRISPR/Cas9靶向序列、sgRNA序列、敲除效率验证
阅读提示:Methods: Generation of knockout mice; Supplementary Table 2
DSS诱导结肠炎实验
DSS浓度(3%)、处理天数(7天)、小鼠周龄(约8周)、恢复期(7天)
阅读提示:Methods: DSS-induced colitis
过继转移实验
ILC3数量(3×10^4)、受体小鼠品系(Rag1−/−Il2rg−/−)、移植后等待时间(2周)、DSS处理
阅读提示:Methods: Adoptive transfer assay
分子机制实验
CHIRP探针序列、ChIP抗体(H3K27ac、H3K27me3、Mbd3等)、DNaseI处理条件
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation assay, DNaseI accessibility assay