LYAR对人珠蛋白基因的转录调控研究

提高成人体内Gamma-珠蛋白的表达从而改善Beta-地中海贫血和镰刀型贫血病人（SCD）的临床症状，是世界上公认的目标治疗方案之一。我们的前期研究表明甲基转移酶PRMT5能特异结合人Gamma-珠蛋白基因启动子并对组蛋白H4R3对称甲基化，沉默基因表达。应用蛋白免疫沉降技术，我们发现转录因子LYAR在红系K562细胞内能与PRMT5直接相互作用。本项目将应用分子生物学和遗传学方法深入研究LYAR与PRMT5的作用方式及其结合DNA的序列特征和对人Gamma-珠蛋白基因表观遗传修饰的影响。在此基础上，进一步在人原代细胞和动物水平上探讨LYAR对人Gamma-珠蛋白基因表达的调节。最后，应用基因敲除方法和转基因小鼠在体内研究LYAR对人Gamma-珠蛋白发育表达调控机制。该研究将阐明LYAR对人珠蛋白基因表达的转录调控新机制,为Beta-地中海贫血和SCD的治疗寻找潜在新靶标奠定理论基础。

通过该课题的研究，我们发现LYAR蛋白能通过锌指结构与DNA结合，作为转录因子与PRMT5相互作用并介导gamma-globin基因的沉默。我们的实验研究证实LYAR能够结合在gamma-globin基因近端启动子的GGTTAT位点，并且帮助PRMT5结合到gamma-globin的启动子区域，从而沉默gamma-globin的表达。LYAR的下调会导致PRMT5在gamma-globin启动子处结合的减少以及PRMT5相关组蛋白标记H4R3me2s水平的下降和转录激活相关组蛋白标记H3K9ac的上调, 这些组蛋白标记的变化与gamma-globin的表达水平是一致的。在人类红系祖细胞分化过程中，LYAR的表达水平也呈下降趋势。在人脐带血和成人红系祖细胞中分别过表达和敲降LYAR，发现gamma-globin表达水平分别随之降低和升高，这与LYAR在K562细胞中功能相一致。该研究阐明人珠蛋白基因表达的分子遗传调控一种新机制,为beta-地中海贫血和镰刀型贫血病的治疗寻找潜在新靶标奠定理论基础。