2024年12月，南卡罗来纳医科大学Prof. Makoto Taniguchi以及Dr. Christopher W. Cowan团队在Science杂志上刊登了标题为 “A long noncoding eRNA forms R-loops to shape emotional experience–induced behavioral adaptation” 的文章。
文章探讨了长非编码增强子RNA（lnc-eRNA）在调控即时-早期反应基因Npas4表达中的功能。Npas4（Neuronal PAS domain protein 4）在情绪体验引发的行为适应中发挥着重要作用。研究发现，一种保守的lnc-eRNA从Npas4增强子区域转录而来，该lnc-eRNA能够形成DNA:RNA杂交的Rloop结构，支持增强子与启动子之间的三维染色质环化，从而促进Npas4基因的快速表达。此外，在小鼠模型中发现，Npas4 lnc-eRNA及其R-loop在慢性社会心理压力（负性）或可卡因暴露（正性）引起的行为适应中是必需的，揭示了这种调控机制在情绪体验传递中的潜在作用。
下文将详细阐述Npas4增强子eRNA形成R-loop特异性调控Npas4 mRNA的机制。
Npas4 eRNA位于Npas4基因的增强子区域。Npas4的增强子区域位于其转录起始位点上游大约3 kb的位置，这个区域在脊椎动物中具有高度的保守性，包括人类。该增强子区域能够产生Npas4 eRNA，并从正链转录。
Npas4 eRNA的长度约为2.2kb。通过RNA测序技术，在小鼠伏隔核（NAc）和内侧前额叶皮层（mPFC）样本中检测到了Npas4 eRNA的转录。此外，培养的初代小鼠神经元和人类PFC样本中也发现了Npas4 eRNA的转录。
图 Npas4 eRNA的位置信息
研究结合病毒介导的RNA干扰（RNAi）和CRISPR-转录激活（CRISPRa）等技术，使用Neuro2A细胞和小鼠模型，发现Npas4 eRNA能够特异性调控Npas4 mRNA的表达。
1、CRISPRa+sgRNA-E定向Npas4增强子区域增加Npas4 eRNA和Npas4 mRNA的表达；
2、Npas4 eRNA-shRNA降低Npas4 eRNA和Npas4 mRNA表达；
3、Npas4 mRNA-shRNA减少Npas4 mRNA表达，但不影响Npas4 eRNA表达；
4、AAV2介导的Npas4 eRNA过表达增加了Npas4 mRNA的表达，但不影响cFos mRNA的表达。
因此，Npas4 eRNA在调节Npas4 mRNA表达中的关键作用。
图 使用RNAi与CRISPRa技术研究Npas4 eRNA的功能
研究通过分析Npas4 eRNA的序列特征，发现其富含GC（>60%）且存在显著的GC偏斜度，提示其可能形成DNA:RNA杂交的R-loop结构。
实验结果表明，在小鼠NAc和mPFC中，的Npas4 eRNA编码区域存在R-loop富集，并通过RNaseH1（一种特异性降解R-loop中RNA的酶）进一步验证了R-loop的存在。此外，实验还发现，神经元活动刺激（如KCl刺激）能够促进R-loop的形成，支持活动依赖性R-loop的形成机制。
在NAc中，可卡因暴露条件15分钟后，Npas4 eRNA编码区域的R-loop富集与Npas4 mRNA表达的动态变化密切相关，表明这些R-loop在情绪体验引发的Npas4 mRNA表达调控中发挥重要作用。
图 Npas4 eRNA序列特征与R-loop检测
研究使用CRISPR介导的方式，结合sgRNA引导dCas和活性RNaseH1（CRISPR-H1），特异性地降解Npas4增强子区域的R-loop。同时，使用dCas9与酶死亡的RNaseH1突变体（CRISPR-H1d）作为对照组。实验结果显示，CRISPR-H1靶向Npas4增强子区域的R-loop可以减少Npas4 mRNA的表达，表明R-loop在Npas4 mRNA的刺激依赖性诱导中起关键作用。
图 Npas4增强子区域的R-loop调节Npas4 mRNA表达
R-loop CUT&Tag系列文章之一：R-loop概览——结构、形成、分布、调控因子及病理生理功能
R-loop CUT&Tag系列文章之二：R-loop与表观调控
R-loop CUT&Tag系列文章之三：R-loop与转录终止
R-loop CUT&Tag 系列文章之四-R-loop CUT&Tag技术原理和技术对比
R-loop CUT&Tag系列文章之五：上海嘉因实操R-loop CUT&Tag数据大解密
R-loop CUT&Tag系列文章之六：R-loop与基因组稳定性
Rloop追星，上海嘉因R-loop CUT&Tag 2.0强势来袭
CUT&Tag可以在全基因组范围内定位转录因子的结合位点或者组蛋白修饰发生的位置。CUT&Tag使用ProteinA-Tn5融合蛋白来结合目的蛋白上的抗体，并特异性切割目的蛋白结合的DNA，最终实现靶蛋白结合位点的精准定位。相比于ChIP-seq而言， CUT&Tag 的数据信噪比高、所需细胞数少，测序量小并且实验重复性高。
scCUT&Tag，即单细胞CUT&Tag，可以进一步了解，指定的转录因子或者组蛋白修饰，在细胞群体中每一个细胞中的结合位置。
优势一 2021年7月，国内第1篇由服务商提供CUT&Tag服务的文章发表于Genome Biology。截止至2023年8月，嘉因已累计协助客户发表CUT&Tag文章78篇，总影响因子超过600分，包括Nature Genetics, Signal Transduction and Targeted Therapy, Cell Discovery 等顶尖杂志。
优势二 嘉因生物8年来，积累了超过300种的成功实验抗体库，向老师们推荐高成功率的转录因子抗体和组蛋白修饰抗体。CUT&Tag项目进行高标准交付（人的经典DNA结合蛋白，MACS2 Q-value= 0.05下至少500个peak）。
优势三 延续嘉因生物5年来的ATAC-seq的丰富提核经验，针对各种组织器官类型的CUT&Tag项目的提核更得心应手。嘉因已完成1500+例CUT&Tag实验，涉及到的物种和组织器官组合200+。
优势四 生信分析售后团队可以完成各类CUT&Tag定制化分析。
组蛋白乳酸化研究切入点（上）——乳酸化水平检测方法及指标
组蛋白乳酸化研究切入点（中）——乳酸自身的检测方法及指标
组蛋白乳酸化研究切入点（下）-乳酸代谢异常指标的检测方法
Nature Genetics │IF 41.037│嘉因生物CUT&Tag和ATACseq助力核酸甲基化转录调控研究
关于motif和findMotifs文件夹的那些事
嘉因生物CUT&Tag/ATACseq/MeRIPseq Nature Genetics客户文章|seRNA-m6A影响癌基因
The Plant Cell │嘉因生物ATAC-Seq和CUT&Tag助力植物精细胞命运决定调控机制研究
客户文章速递：IF 8.754 l CUT&Tag助力非酒精性脂肪肝研究
IF 18.187|嘉因生物CUT&Tag和RNAseq助力间充质干细胞治疗心肌梗死研究
嘉因客户文章
CUT&Tag专题
ATAC-seq和scATAC-seq专题
Circle-seq（环状DNA）专题
华大C4单细胞RNA-seq
华大空间转录组
表观杂谈
表观分析小技能
2025-08-03
23页
浙公网安备33011002015279
本网站未发布麻醉药品、精神药品、医疗用毒性药品、放射性药品、戒毒药品和医疗机构制剂的产品信息
暂无评论