MicroRNA'dan RBP'ye: B hücre biyolojisi RNA merceğinden

1. MicroRNA'dan RBP'ye: Yolculuğumuzun başlangıcı

RNA biyolojisine yolculuğumuz MicroRNA'ların (miRNA'lar) çalışmasıyla başladı. Yirminci yüzyıl boyunca, B hücresi biyolojisi çalışması öncelikle transkripsiyon faktörlerine ve sinyal yollarına odaklanmıştır. Bu nedenle, bu yüzyılın başında fare genetik çalışmalarımız, bu küçük RNA'ların B hücresi biyolojisinde, lenfosit gelişimi, farklılaşma, lenfoma ve otoimmün hastalığı kapsayan önemli roller oynadığını ortaya çıkardığında çarpıcıydı. ^{1, 2, 3}.

Bu bulgular tarafından motive olduklarında, miRNA'ların gen ekspresyonunu düzenlediği mekanizmaları ve B hücresi biyolojisini düzenleyen daha geniş düzenleyici programlara nasıl uyduklarını ortaya çıkarmaya başladık. Çalışmamız, miRNA'nın işlevinin oldukça hücresel bağlama bağımlı olduğunu ve miRNA'nın ince ayar gen ekspresyonunda hassas ve nicel bir şekilde önemli bir rol oynadığını ve sonuçta bağışıklık hücresi kaderi kararlarını yönlendirdiğini gösterdi. ^{4, 5, 6}.

RNA seviyesi düzenlemesini hücre tipine özgü bir bağlamda tam olarak anlamak için, miRNA'ların resmin sadece bir parçası olduğunu kabul ettik. Fonksiyonları sadece mRNA'lara kendi bağları ile değil, aynı zamanda RNA bağlayıcı proteinler (RBP'ler) tarafından da modüle edilir. ⁷. Bu içgörü, RNA ekleme, stabilite, çeviri ve lokalizasyon da dahil olmak üzere çok daha geniş bir RNA biyolojisi spektrumunu düzenleyen RBP'lere olan ilgimizi genişletti. RBP'lerin RNA seviyesindeki bağışıklık hücresi fonksiyonunu nasıl koordine ettiğini anlamak, yeni düzenleyici mekanizmaları ortaya çıkarma, miRNA aracılı kontrolü tamamlama ve yenilikçi tedavilerin bağışıklıkla ilişkili hastalıkları tedavi etmesinin yolunu açma fırsatı sunar.

2. B hücresine özgü RBP peyzajını haritalama

B hücresi biyolojisinde RBP'leri keşfetmeye kararlı olduğumuzda, Changchun Xiao, B hücrelerindeki tüm fonksiyonel RBP'leri tanımlamak için sistematik bir araştırma önerdi. 2012 Hücre kağıt ⁸ mRNA bağlayıcı proteinleri deneysel olarak tanımlamak için bir teknik sundu ve RNA bağlama kapasitesinin oldukça hücre tipine özgü olduğunu ve kanonik RNA bağlayıcı alanlara sahip proteinlerle sınırlı olmadığını ortaya koydu. Bunu B hücreleri bağlamında keşfetmek için, B hücresi farklılaşmasının farklı aşamalarında mRNA etkileşimi yakalama kullandık. İlginç bir şekilde, deneylerimiz farklılaşma aşamasına özgü önemli sayıda kanonik olmayan RBP ortaya çıkarmıştır. Bu veri kümesi, B hücresi biyolojisinde RBP'lerin daha fazla fonksiyonel karakterizasyonu için sağlam bir temel sağlamıştır.

3. RBP'lerin fonksiyonel taraması

Transkripsiyon faktörleri, hücre kaderi kararları sırasında iyi bilinen kaderi belirleyici regülatörlerdir. Bazı RBP'lerin transkripsiyon sonrası düzeyde hücre kaderini benzer şekilde kontrol edebileceğini varsaydık. Spesifik olarak, bazı RBP'lerin plazma hücresi farklılaşmasının iyi bilinen ana regülatörü olan PRDM1'e benzer şekilde çalışıp çalışamayacağını sorduk. Ekranımız kayış, CSDE1 ve YTHDF2'yi anahtar düzenleyiciler olarak tanımladı. Ayrıca, daha önce RNA bağlanma veya plazma hücresi farklılaşmasına bağlı olmayan GPI1 ve ERAL1 gibi yeni ve fonksiyonel olarak kritik kanonik olmayan RBP'leri ortaya çıkardık. Bu kanonik olmayan RBP'leri henüz tam olarak karakterize etmemize rağmen, gelecekteki soruşturma için umut verici talimatlar sunuyorlar.

4. Strap-CSDE1 kompleksi: plazma hücresi farklılaşmasının anahtar düzenleyicisi

Hipotezimizi test etmek için, plazma hücresi farklılaşmasını spesifik olarak düzenleyen RBP'lere odaklandık. Bireysel tarama yoluyla doğrulanan 15 aday arasında, CSDE1, hücre proliferasyonu üzerinde minimum etkisi ile farklılaşmayı teşvik etmek için göze çarpıyordu. İlginç bir şekilde, başka bir kanonik olmayan RBP, kayış, benzer bir rol gösterdi ve CSDE1 ile sıkı bir şekilde ilişkilendirildiği biliniyor. Yine de, kayış-CSDE1 kompleksinin biyolojik fonksiyonu zor olmuştu.

Kayış ve CSDE1 için koşullu nakavt fareleri ürettik ve bunları geçtik. CG1-CRE Aktif B hücrelerinde CRE rekombinaz ekspresyonunun açıldığı fareler. Teşvik edici bir şekilde, T hücresine bağlı bağışıklama deneyleri, hem kayış hem de CSDE1'in antikor salgılayan hücrelerin üretilmesi ve etkili antikor tepkilerinin montajı için kritik olduğunu ortaya koydu. in vivo. Bu sonuçlar, tarama yaklaşımımızın sağlamlığını daha da doğruladı.

Ek olarak, verilerimiz, kayış ve CSDE1'in plazma hücresi farklılaşması için gerekli olsa da, PRDM1'in kapsayıcı ana regülatör olmaya devam ettiğini göstermektedir. Mekanik olarak, çalışmalarımız kayış ve CSDE1'in RNA seviyesinde nasıl hareket ettiğini ortaya koydu. Eclip, kütle spektrometresi ve ribozom profil oluşturma kombinasyonunu kullanarak, aşağı akış hedeflerini haritaladık ve kayıplarının mRNA çevirisi üzerindeki etkisini değerlendirdik. Kayış-CSDE1 kompleksinin, translasyonel olarak bağlanmış mRNA bozulması yoluyla BACH2 ve ATP2A2'yi düzenlediğini bulduk. Germinal merkezi (GC) yanıtı sırasında, GCB ve bellek B hücre kaderlerini desteklemek için BACH2 proteininin geçici yukarı regülasyonu gereklidir. Bununla birlikte, plazma hücresi farklılaşmasını başlatmak için zamanında aşağı regülasyonu çok önemlidir. Kayış-CSDE1 kompleksi, T hücresi stimülasyonu üzerine çevirisini arttırmak için BACH2 mRNA'ya bağlanır ve daha sonra BACH2 protein ekspresyonunun büyüklüğünü ve süresini sınırlamak için bozulmasını tetikler. Kayış veya CSDE1 yokluğunda, bu bağlantı kaybedilir, bu da uzun süreli ve yüksek BACH2 ekspresyonuna neden olur ve sonuçta plazma hücresi farklılaşmasını bozar (Şekil 1).

Şekil1. Kayış-csde1 kompleks düzenleyici mekanizmanın grafiksel bir özeti

5. B hücresi biyolojisinde RNA yolu

B hücresi biyolojisinde miRNA'lar ve RBP'leri inceleyen artan bir kanıt ve onlarca yıllık deneyim ile B hücresi programlarını şekillendirmede RNA seviyesi düzenlemesinin önemini takdir ettik. MRNA seviyesi kontrol sadece hücre kaderini belirlemeyebilirken, kesinlikle hayati bir gen regülasyon tabakasıdır.

MiR-17 ~ 92 kümesi ve kayış-CSDE1 kompleksi tarafından düzenlenen PTEN, BIM ve BACH2 gibi anahtar hedef genler, B hücresi gelişimi ve farklılaşma aşamalarında oldukça dinamik protein ekspresyonu sergiler. Bu transkripsiyon sonrası düzenleme katmanı, değişen çevresel ipuçlarına hızlı ve hassas yanıtlar sağlar ve B hücresi farklılaşmasının esnek, aşamaya özgü ihtiyaçlarını destekler.

Özellikle, hem kayış hem de CSDE1, her zaman bir kompleks olarak işlev görmeyen çok fonksiyonlu proteinlerdir. Etkileşimleri ve fonksiyonları, miRNA aktivitesinin hücre bağlamına özgü doğasını yansıtan hücre bağına bağlı gibi görünmektedir. Bu, RNA seviyesi düzenleyicilerinin zamanında, uzamsal ve nicel bir şekilde ince ayar çekirdek gen ekspresyonu yoluyla B hücresi programlarının karmaşıklığına katkıda bulunduğu daha geniş bir fikri desteklemektedir.

DNA düzeyinde düzenleme, özellikle transkripsiyonel kontrol ile karşılaştırıldığında, RNA seviyesi regülasyonu kısmen mevcut teknolojik araçlarla sınırlıdır. Bu alanı keşfetmeye devam ettikçe, gözlerini sadece iyi karakterize edilmiş genlerde tutma eğiliminden kaçınarak alçakgönüllü ve meraklı kalmak önemlidir. Örneğin, ATP2A2, kayış-CSDE1'in fonksiyonel bir akış aşağı hedefi olarak ortaya çıkmasına rağmen, B hücrelerinde işlev ve etki mekanizmaları büyük ölçüde keşfedilmemiştir.

Son olarak, hastalık başlatma ve ilerleme de dahil olmak üzere insan hastalıkları bağlamlarında RNA düzeyinde düzenleme, heyecan verici ve büyük ölçüde keşfedilmemiş bir alan olmaya devam etmektedir. RNA seviyesindeki düzenleyici mekanizmaların daha iyi anlaşılması, birçok insan hastalığı için yeni bilgiler ve terapötik yollar sunabilir.

REFERANS

1. Tay thet al. MicroRNA-155 ile germinal merkez yanıtının düzenlenmesi. Bilim 316604-608 (2007).

2. Xiao Cet al. MiR-150, transkripsiyon faktörü C-Myb'yi hedefleyerek B hücresi farklılaşmasını kontrol eder. Hücre 131146-159 (2007).

3. Xiao Cet al. Lenfositlerde miR-17-92 ekspresyonu olan farelerde lenfoproliferatif hastalık ve otoimmünite. Nat Immunol 9405-414 (2008).

4. Jin Hyet al. Hedef genlerin miR-17 ~ 92 ile translasyonel baskıya diferansiyel duyarlılığı. Plos Genet 13E1006623 (2017).

5. Liao ket al. Timosit gelişimi, lösemogenez ve otoimmünitede miR-17'nin yaklaşık 92 ailesinin kritik rolleri. Hücre temsilcisi 43114261 (2024).

6. Xie Jet al. MIR-17 yaklaşık 92 miRNA, SOCS3 aracılı NIK bozulmasını baskılayarak plazma hücresi farklılaşmasını teşvik eder. Hücre temsilcisi 42112968 (2023).

7. Chen P, Liao K, Xiao C. MicroRNA, seri üretime hayır diyor. Nat Immunol 191040-1042 (2018).

8. Castello Aet al. Memeli mRNA bağlayıcı proteinlerin atlasından RNA biyolojisine ilişkin içgörü. Hücre 1491393-1406 (2012).