基质刚度对TE转录组和表观基因组的影响
探究不同基质刚度下转座元件的表达和表观修饰变化。
将H1 hESCs接种于1 kPa和40 kPa聚丙烯酰胺水凝胶上培养3天，进行RNA-seq、H3K27ac和H3K9me3 ChIP-seq以及HiCAR分析。
关于丁香通
公司信息
个人用户
企业机构
无忧采购 轻松科研
- 移动端
转座元件的一个亚群作为机械响应增强子元件控制人胚胎干细胞命运
A subset of transposable elements as mechano-response enhancer elements in controlling human embryonic stem cell fate.
实验完整度
高包含转录组、表观组、3D基因组分析，以及CRISPR敲除、表观沉默、荧光素酶报告基因和功能验证等多层证据。
主要模型
H1人胚胎干细胞（hESCs） 聚丙烯酰胺水凝胶（1 kPa软基质和40 kPa硬基质）培养的hESCs YAP-KO和TEAD1-KO hESCs FAM-LTR7敲除的hESCs
重点核对
基质刚度：软基质约1 kPa，硬基质约40 kPa，培养3天 YAP/TEAD1敲除效率及对LTR7 H3K27ac的影响 LTR7增强子活性荧光素酶报告基因检测 FAM-LTR7表观沉默或敲除对FAM189A2表达和DE分化的影响 DE分化诱导条件：100 ng/ml Activin A
摘要
转座元件（TEs）占人类基因组的一半，对发育和疾病至关重要。虽然细胞内在机制对TE活性的调控已被充分记录，但它们对微环境信号，特别是涉及众多生物过程的机械线索的响应，仍然未知。在这里，我们展示各种TE家族，特别是LTR7，在人胚胎干细胞（hESCs）中响应基质机械线索发生转录组、表观基因组和三维基因组变化。有趣的是，LTR7作为“机械响应增强子元件”（MREEs），控制hESCs的基因表达和细胞命运。机制上，机械效应器YAP/TEAD1通过与BRD4结合来控制LTR7的表观遗传活性。此外，YAP招募CTCF，一种关键的基因组结构蛋白，以促进基因启动子和作为MREEs的TEs之间的长距离相互作用。特别地，一个机械响应性LTR7元件是FAM189A2的远端增强子，从而抑制定型内胚层分化。这些发现突出了TEs作为MREEs在控制人类细胞命运和基因表达中未被充分认识的作用。
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
- 转座元件是否响应基质机械线索，以及如何影响人胚胎干细胞的基因表达和细胞命运。
- 核心机制
- 机械效应器YAP/TEAD1结合LTR7并招募BRD4调控其表观遗传活性，YAP还招募CTCF促进LTR7增强子与基因启动子的长距离相互作用；FAM-LTR7作为FAM189A2的远端增强子，其激活抑制定型内胚层分化。
- 主要证据
- 通过RNA-seq、ChIP-seq和HiCAR分析发现软基质改变TE表达和表观修饰；荧光素酶报告基因证实LTR7增强子活性依赖YAP/TEAD1；YAP与CTCF互作介导染色质环；FAM-LTR7敲除或沉默降低FAM189A2表达并增强DE分化。
- 研究意义
- 揭示了转座元件作为机械响应增强子元件在控制人类细胞命运和基因表达中的作用，为理解基因组与环境相互作用提供了新视角。
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。
YAP/TEAD1对LTR7的调控验证
验证YAP/TEAD1是否介导机械信号对LTR7活性的调控。
在hESCs中过表达YAP-WT或YAP5SA，或敲除YAP/TEAD1，检测HERVH-int表达和LTR7的H3K27ac修饰。
LTR7增强子活性鉴定
确认LTR7是否具有增强子活性以及该活性是否依赖YAP/TEAD1。
构建含LTR7序列的荧光素酶报告基因，转染WT、YAP-KO、TEAD1-KO hESCs，并测试TEAD1基序突变和YAP5SA/S94A的影响。
YAP招募CTCF调控染色质环
探究YAP是否招募CTCF促进TE-基因启动子长距离相互作用。
通过HiCAR分析TE-启动子相互作用，Co-IP验证YAP-CTCF互作，并检测YAP敲除对CTCF结合和染色质环的影响。
FAM-LTR7作为MREE调控DE分化
验证FAM-LTR7作为FAM189A2的增强子调控定型内胚层分化。
使用dCas9-KRAB表观沉默FAM-LTR7或CRISPR敲除，检测FAM189A2表达和DE分化标志物。
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。
验证分子互作
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 细胞培养 | mTeSR plus培养基 | Stemcell Technologies | 100–0276 |
| DE分化 | Activin A | Stemcell Technologies | 78132 |
| 细胞培养 | 基质胶 | Corning | 354277 |
| ChIP-seq | 抗CTCF抗体 | Abcam | ab128873 |
| 抗RAD21抗体 | Abcam | ab217678 | |
| 抗H3K9me3抗体 | Abcam | ab8898 | |
| 抗H3K27ac抗体 | Abcam | ab4729 | |
| Co-IP | 抗YAP抗体 | Cell Signaling Technology | 14074S |
| 对照IgG抗体 | Cell Signaling Technology | 3900 | |
| DSP交联剂 | Thermo Fisher Scientific | 22585 |
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 |
|---|---|
| 基质刚度处理 | 水凝胶刚度：1 kPa（软）和40 kPa（硬）；培养时间3天 阅读提示：Methods 'Cell culture'和'Prepare Polyacrylamide hydrogels'部分 |
| YAP/TEAD1敲除 | 敲除效率验证；对LTR7 H3K27ac的影响 阅读提示：Extended Data Fig. 3a, 3d, 3e |
| 荧光素酶报告基因 | LTR7序列克隆；TEAD1基序突变；YAP5SA/S94A突变 阅读提示：Fig. 3b-3e和Methods 'Plasmid construction' |
| FAM-LTR7表观沉默/敲除 | sgRNA序列；敲除克隆验证；对FAM189A2和DE分化的影响 阅读提示：Fig. 5g-5j和Extended Data Fig. 5l-5q |
| DE分化 | Activin A浓度100 ng/ml；分化时间 阅读提示：Methods 'Cell culture' |