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PGC-1α结合RNA全转录组分析确定与胰高血糖素代谢作用相关的基

因

导读

过氧化物酶体增殖物激活受体γ-共激活因子1-α（PGC-1α）是一种转录共激活因子，它控制

代谢/能量基因的表达，控制细胞对营养和环境适应的反应，如禁食、寒冷或运动。与其他共激活因

子不同，PGC-1α包含参与RNA调控的蛋白质结构域，如丝氨酸/精氨酸（SR）和RNA识别基序（RRMs）。

然而，PGC-1α的RNA靶点及其与代谢的关系尚不清楚。为了解决这个问题，研究人员在胰高血糖素

诱导的原代肝细胞中进行了增强的紫外线（UV）交联和免疫沉淀以及测序（eCLIP-seq）。大部分与

PGC-1α结合的RNA是与胰高血糖素和空腹反应相关的转录、信号或代谢功能相关的基因内含子序列，

而不是经典的PGC-1α直接转录靶点，如OXPHOS或糖异生基因。与PGC-1α结合的RNA序列得分最高

的是Foxo1、Camk1δ、Per1、Klf15、Pln4、Cluh、Trpc5、Gfra1和Slc25a25。PGC-1α的缺失降低

了一部分胰高血糖素诱导的信使RNA（mRNA）转录水平。重要的是，这些基因的敲低影响了胰高血糖

素依赖的葡萄糖生成，这是一种PGC-1α调节的代谢途径。这些研究表明PGC-1α与内含子RNA序列

结合，其中一些控制与胰高血糖素作用相关的转录水平。

实验设计

结果

1PGC-1α与RNA结合并形成蛋白-RNA复合物

PGC-1α作为转录共激活因子，在C端包含SR和RRM结构域，这些结构域预测与RNA相互

作用（图1A）。为了评估内源性PGC-1α是否确实与RNA结合，研究人员使用PBS或胰高血糖

素处理3h的原代肝细胞（图1B）。细胞接受紫外线（UV）照射（254nm，400mJ/cm2）使蛋

白质与核酸交联，然后使用PGC-1α抗体进行免疫沉淀。通过WB分析交联样品，发现PGC-1

α受到胰高血糖素的强烈诱导，并且它出现在不同的分子量条带中，无论是在全细胞裂解物中

还是在免疫沉淀物中（图1C）。在非交联样品中未检测到大于130kDa的高分子量PGC-1α条

带。在胰高血糖素刺激和未刺激的肝细胞样本中，研究人员任意地将全细胞裂解物和免疫沉淀

物的不同PGC-1α分子质量条带分为上下区域（图1C中的红框所示）。根据已发表的eCLIP

（增强UV交联和免疫沉淀）方案，从与PGC-1α交联的RNA中获得互补DNA（cDNA）文库。Orange

G染色表明从不同样本中生成合适的测序文库用于序列分析（图1D）。这些实验表明PGC-1α

与RNA相互作用。研究人员生成了拥有生物重复的文库，每个文库的平均深度为1300万个reads

（图2A）。同时，研究人员还准备了对照（每个库3000万个reads）。Reads映射到小鼠参

考基因组，并进行不可复制的发现率（IDR）分析，以确定每种情况下可重复的和富集的结合

位点。IDR分析在对照样品的下部和上部区域分别确定了2206个可重复和3692个富集的PGC-1

α结合位点。IDR峰分别分布在659个和986个基因中。同样，在胰高血糖素处理的样本中，

分别有413个和2167个位点分布在胰高血糖素处理样本的较低和较高区域的118个和716个

基因中。对基因区域内结合位点（近端内含子、远端内含子、5’剪接位点和非编码外显子区

域）的评估表明，PGC-1α主要存在于近端和远端内含子中（图2B），与其核定位一致。

图1.利用seCLIP分析PGC-1α结合的RNA。（A）PGC-1α蛋白C端含有RNA识别位点。（B）使用交联和免

疫沉淀检测胰高血糖素刺激后肝细胞中与PGC-1α结合的RNA。（C）免疫印迹显示了紫外交联和免疫沉淀后形

成的上下PGC-1α复合物。红色标记了用于RNA测序的IP和input。（D）橘黄G染色显示了测序的文库。

在胰高血糖素处理的样本中，上、下迁移复合物的PGC-1α结合峰映射到近端内含子、远

端内含子和5’剪接位点的比例存在中度差异。相比之下，与