供稿：赵晨茜，武汉大学
校稿：冯甜，武汉大学
推送：冯甜，武汉大学
今天给大家分享的文献发表Aggregate上，标题为Rapid degradation of DHX36 revealing its transcriptional role by interacting with G-quadruplex，通讯作者是来武汉大学的周翔教授。
G-四链体（G4）是通过Hoogsteen氢键在富含鸟嘌呤的序列中形成的核酸二级结构。此前研究表明，G4广泛存在于人类RNA和染色质DNA中。在基因组DNA中，G4在参与基因调控的区域的启动子中特别丰富。这些研究为G4结构参与转录调控提供了证据。然而，G4调控的具体调控作用和潜在机制仍不清楚。大量研究表明，解旋酶对G4的识别和解旋可能在转录调控中发挥重要作用。DHX36是DEAD box家族中的一种保守解旋酶，可以解旋DNA和RNA G4结构。然而，DHX36的转录组靶点及其与G4结构的相互作用需要系统研究。
作者首先使用100,000个MCF-7细胞和抗DHX36抗体制备文库，二代测序和后续数据分析确定了10,438个DHX36结合位点，且在启动子区域和 5' 非翻译区（5' UTR）显着富集（图1）。聚类热图进一步说明这些读取集中在转录起始位点（TSS）附近（图1）。这些结果表明DHX36偏向于在启动子区域结合，并且可能参与转录调控。为了研究DHX36是否与形成G4结构序列相结合，作者将这些结合位点与基因组中预测的G4（PQS）和已知的G4位点进行了比较。分析显示，93.99%的峰包含PQS，29.96%的峰包含规范PQS（图 1）。在启动子区域，这些比例分别增加到98.57%和37.31%（图1）。这些结果表明DHX36可能通过G4结构，特别是位于启动子区域的G4结构在调节基因表达中发挥重要作用。
图1 DHX36结合富含G4的转录调控区域
为了进一步探讨DHX36是否影响基因转录，作者在DHX36敲低/敲除（KD/KO）细胞系中采用了Nascent RNA-seq。为了检测DHX36直接调控的基因并减少其余因素的影响，作者采用了AID AtAFB2-miniIAA7系统。该系统允许DHX36在生长素诱导后快速降解且能够观察转录活性的瞬时变化（MCF7-AtAFB2-DHX36细胞）（图2）。
图2 AID系统实现内源DHX36的快速降解
本研究在添加和不添加4-硫尿苷（s4U）和吲哚-3-乙酸（IAA）的条件下在 MCF7-AtAFB2-DHX36细胞中进行AMUC-seq（图3）。在分析的基因中，2635个基因的标记mRNA的倍数变化>1.5，总mRNA的TPM（每千碱基每百万映射读数的转录本）>1。本研究将这些基因定义为“受调控基因”，而其他基因则被归类为“不受调控基因”（图3）。受调控和不受调控基因的倍数变化分布均显示出总mRNA的变化较小（图3）。接着，作者从10,438个DHX36结合位点中具体分析8533个具有已确定的DHX36结合位点的基因。这些基因的差异分析还揭示了标记RNA水平的显着差异（图3）。
图3 DHX36快速降解导致新生RNA基因表达差异
为了研究DHX36目标区域中的染色质状态，作者选择了包含MCF-7细胞中的ATAC-seq、H3K4me3、H3K9me3和H3K27me3 CUT&Tag实验的可用公共数据集（图4）。所有四种类型的修饰信号均显示集中在峰中心。大约75%的峰中观察到ATAC-seq和H3K4me3信号。而在其余25%的峰中，H3K9me3和H3K27me3信号广泛分布（图4）。此外，作者还计算了916个目标基因TSS附近的读数分布（图4）。同样，与H3K9me3和H3K27me3相比，ATAC-seq和H3K4me3数据在DHX36靶基因的TSS附近显示出更高的读取密度，而H3K9me3和H3K27me3的读取密度较低（图4）。这些结果表明DHX36主要影响在启动子区域活跃转录的基因。为了探索G4是否参与DHX36调控，作者重新分析了916个靶基因内的1011个结合位点，以了解PQS和已知的G4结构。研究结果表明，96.64%的结合位点包含PQS，33.33% 包含规范PQS（图4）。启动子区域的峰比例分别升至92.5%和64.0%（图 4）。G4和DHX36靶点的高度相关表明DHX36的调控机制可能涉及G4结构。
图4 DHX36倾向于通过活性染色质区的G4影响转录
综上所述，该研究揭示了DHX36在基因组中的结合位点以及DHX36在新生RNA水平上的转录调控靶点，并证明了DHX36倾向于影响富含G4的启动子区域的活性基因。
文章编号：440
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/agt2.647
原文引用：
Ziang Lu#, Jinglei Xu#, Yuqi Chen#, Yuanyuan Zhou, Xiaolu Zhou, Qi Wang, Qi Wei, Shaoqing Han, Ruiqi Zhao, Xiaocheng Weng, Xiaolian Zhang and Xiang Zhou*. Rapid degradation of DHX36 revealing its transcriptional role by interacting with G-quadruplex. Aggregate, 2024, e647.（#为共同第一作者）
