$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Энхансеры — это цис-регуляторные элементы (CRE), которые регулируют экспрессию генов, специфичных для тканей и стимулов, служа платформами связывания транскрипционных факторов и ко-регуляторов 1,2,3,4,5,6. Хотя энхансеры могут находиться удаленно от целевых генов на уровне линейного генома, механизмы петли хроматина обеспечивают пространственную близость к промоторам, что способствует регуляции транскрипции. Активные энхансеры транскрибируются двунаправленно РНК-полимеразой II (Pol II), образуя длинные некодируемые РНК, известные как энхансерные РНК (eRNA), которые обычно имеют медианную длину примерно 1кб 1,2,7,8,9. Экспрессия eRNA тесно коррелирует с активацией близлежащих целевыхгенов 10,11,12, и функциональные исследования последовательно показывают, что истощение eRNA снижает транскрипцию их целевых генов, что свидетельствует о деятельности eRNA как функциональные регуляторы, а не в качестве транскрипционных побочных продуктов 13,14,15,16,17 . Несмотря на их функциональную значимость, экспериментальные протоколы для надёжного обнаружения и количественной оценки eRNA остаются ограниченными.
В стволовых клетках активность энхансера играет ключевую роль в поддержании плюрипотентности и стимулировании переходов вразвитие 18,19. Энхансеры могут находиться в межгенных областях (интергенные или экстрагенные энхансеры) или быть встроены в генные тела как интрагенныеэнхансеры 8. Хотя интергенные энхансеры были широко изучены в различных типах клеток, интрагенные энхансеры остаются относительно недоизученными из-за технических проблем, таких как перекрытие транскрипции с пре-мРНК гена хозяина и наличие модификаций гистонов, связанных с транскрипционнымудлинением 20,21. Тем не менее, недавние исследования показали, что как интергенные, так и интрагенные энхансеры вносят вклад в регуляторные сети генов, участвующих в плюрипотентности22,23 и ранней дифференцировке24 в ЭСК. Примечательно, что почти половина всех аннотированных энхансеров имеют интрагенные20,25, а их активность варьируется на разных этапах развития, часто увеличиваясь в дифференцированныхтканях 8,26,27,28. Однако распространённость и функциональная роль интрагенных энхансеров в ЭСК остаются неполностью изученными. В частности, в то время как интергенные eRNA транскрибуются между генами, внутригенные eRNA транскрибуются внутри тел генов и могут перекрываться с пре-мРНК-транскрипциями. Это позиционное различие требует различных аналитических подходов при интерпретации и количественной оценке межгенных и интрагенных eRNA.
В отличие от мРНК, eRNA обычно не имеют 3′-поли(A) хвоста, что приводит к низкой стабильности и быстромуразложению 1,2,7,8,9. Эта внутренняя нестабильность затрудняет анализ экспрессии eRNA, особенно в экспериментах с временным ходом. В нейронах сообщалось, что eRNA имеют период полураспада всего 7,5 минут17. Однако остаётся неясным, является ли эта нестабильность устойчивой для разных типов клеток, особенно в ЭСК, где и активность энхансера, и транскрипция eRNA являются высокоспецифическими для типаклеток 7,17,29,30. ESC полагаются на динамические регуляторные программы генов для поддержания плюрипотентности или инициации дифференцировки, что делает их уникальной системой для изучения оборотаeRNA 31,32. Учитывая быстрые транскрипционные сдвиги в ЭСК, понимание распада eRNA в этом контексте может показать, как активность энхансеров регулируетсявременно 17. Кроме того, различия между межгенными и интрагенными eRNA, такие как перекрытие с транскриптами генов хозяина, требуют отдельных аналитическихподходов 20. Несмотря на важность этих вопросов, существует мало стандартизированных методов для измерения времени полураспада eRNA в ESC или для сравнения динамики распада различных типов eRNA.
В данном исследовании представлен количественный протокол для оценки стабильности и периода полураспада eRNA, транскрипцируемых из интергенных и интрагенных энхансеров в mESC. Ингибирование транскрипции достигается с помощью актиномицина D (ActD) на определённых временных интервалах, затем проводится количественное ПЦР в реальном времени (RT-qPCR) и нелинейный регрессионный анализ для количественной оценки распада eRNA. Для устранения позиционных различий между интергенными и интрагенными энхансерами метод включает различные стратегии нормализации, позволяющие систематически и точно сравнивать динамику деградации eRNA. Эта структурированная аналитическая основа предоставляет ценные данные о обороте eRNA в плюрипотентных стволовых клетках.