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Gli enhancer sono elementi cis-regolatori (CRE) che regolano l'espressione genica specifica per tessuti e stimoli fungendo da piattaforme di legame per fattori di trascrizione eco-regolatori 1,2,3,4,5,6. Sebbene gli enhancer possano essere localizzati lontanamente dai loro geni target a livello genomico lineare, i meccanismi di looping della cromatina consentono la vicinanza spaziale ai promotori, facilitando la regolazione trascrizionale. Gli enhancer attivi vengono trascritti in modo bidirezionale dalla RNA polimerasi II (Pol II), che producono lunghi RNA non codificanti noti come RNA potenziatori (eRNA), che tipicamente hanno una lunghezza mediana di circa 1kb 1,2,7,8,9. L'espressione degli eRNA è fortemente correlata all'attivazione dei geni targetvicini 10,11,12, e gli studi funzionali hanno costantemente dimostrato che la deplezione degli eRNA riduce la trascrizione dei loro geni target, suggerendo che gli eRNA agiscono come regolatori funzionali piuttosto che come sottoprodotti trascrizionali 13,14,15,16,17. Nonostante la loro importanza funzionale, i protocolli sperimentali per rilevare e quantificare in modo affidabile gli eRNA restano limitati.
Nelle cellule staminali, l'attività degli potenziatori svolge un ruolo cruciale nel mantenere la pluripotenza e nel guidare le transizioni dello sviluppo18,19. Gli potenziatori possono risiedere in regioni intergeniche (potenziatori intergenici o extragenici) o essere incorporati nei corpi genici come potenziatoriintragenici 8. Sebbene gli potenziatori intergenici siano stati ampiamente studiati in vari tipi cellulari, gli inpotenziatori intragenici rimangono relativamente poco esplorati a causa di sfide tecniche, come la sovrapposizione trascrizionale con i pre-mRNA del gene ospite e la presenza di modifiche agli istoni associate all'allungamentotrascrizionale 20,21. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che sia gli potenziatori intergenici che quelli intragenici contribuiscono alle reti regolatorie geniche coinvolte nella pluripotenza22,23 e nella differenziazioneprecoce 24 negli ESC. In particolare, quasi la metà di tutti gli esaltatori annotati sonointragenici 20,25, e la loro attività varia a seconda delle fasi dello sviluppo, spesso aumentando nei tessutidifferenziati 8,26,27,28. Tuttavia, la prevalenza e i ruoli funzionali degli esaltatori intragenici negli ESC rimangono incompletamente compresi. In particolare, mentre gli eRNA intergenici vengono trascritti tra i geni, gli eRNA intragenici vengono trascritti all'interno dei corpi genici e possono sovrapporsi con i pre-mRNA. Questa differenza posizionale richiede approcci analitici distinti nell'interpretazione e quantificazione degli eRNA intergenici e intragenici.
A differenza degli mRNA, gli eRNA tipicamente non hanno una coda poli(A) di 3′, il che provoca bassa stabilità e rapida degradazione 1,2,7,8,9. Questa instabilità intrinseca rende difficile analizzare l'espressione dell'eRNA, specialmente negli esperimenti sul corso temporale. Nei neuroni, è stato segnalato che gli eRNA presentano un'emivita breve anche di 7,5 min17. Tuttavia, resta incerto se questa instabilità sia coerente tra diversi tipi cellulari, in particolare nelle ESC, dove sia l'attività degli potenziatori che la trascrizione dell'eRNA sono altamente specifiche pertipo cellulare 7,17,29,30. Gli ESC si basano su programmi dinamici di regolazione genica per mantenere la pluripotenza o avviare la differenziazione, rendendoli un sistema unico per esaminare il turnover dell'eRNA31,32. Dati i rapidi spostamenti trascrizionali negli ESC, comprendere il decadimento dell'eRNA in questo contesto può rivelare come l'attività potenziatrice sia regolatatemporalmente 17. Inoltre, le differenze tra eRNA intergenici e intragenici, come la sovrapposizione con i trascriccati genici dell'ospite, richiedono approcci analiticidistinti 20. Nonostante l'importanza di queste domande, esistono pochi metodi standardizzati per misurare l'emivita dell'eRNA negli ESC o per confrontare la dinamica del decadimento dei diversi tipi di eRNA.
Questo studio presenta un protocollo quantitativo per valutare la stabilità e l'emivita degli eRNA trascritti da potenziatori intergenici e intragenici negli mESC. L'inibizione trascrizionale viene ottenuta utilizzando actinomicina D (ActD) a intervalli di tempo definiti, seguita da analisi quantitative PCR in tempo reale (RT-qPCR) e regressione non lineare per quantificare il decadimento dell'eRNA. Per affrontare le differenze posizionali tra potenziatori intergenici e intragenici, il metodo incorpora strategie di normalizzazione distinte, consentendo un confronto sistematico e accurato delle dinamiche di degradazione dell'eRNA. Questo quadro analitico strutturato fornisce preziose informazioni sul ricambio dell'eRNA nelle cellule staminali pluripotenti.