长非编码RNA lnc-Ery调控红系分化的机制研究

The hematopoietic stem cell (HSC) is one of the most widely used and the best understood somatic stem cell. Its differentiation is governed by both intrinsic and extrinsic factors, among which, long non-coding RNA (lncRNA) plays an important role in hematopoietic differentiation, but the mechanism of lncRNA regulating hematopoietic erythroid differentiation remains to be further investigated. In our previous studies, we conducted transcriptome analysis on various types of hematopoietic cells, and found a novel lncRNA which was highly expressed in erythroid progenitor cells, so we named it as lnc-Ery. In addition, knockout study showed that lack of lnc-Ery impaired the reconstitution and erythroid differentiation of HSCs, suggesting its important role in regulating erythroid differentiation. In this study, we will study the impact of lnc-Ery on erythroid differentiation by in vivo and in vitro experiments and explore the underlying molecular mechanism of lnc-Ery in regulating erythroid differentiation through identifying lnc-Ery interacted proteins and participated cell signaling pathways. This project aimed to provide a new insight for the function of lncRNA in hematopoiesis and offers a potential therapeutic target for clinically application of HSC.

造血干细胞（HSC）是目前研究最广泛的成体干细胞类型之一，其分化受到内外多种因素的调节，其中长链非编码RNA（lncRNA）在造血分化中发挥重要作用，但lncRNA调控造血红系分化的机制还有待深入探索。我们在前期对造血细胞转录组分析中发现一个新的在红系祖细胞中特异性高表达的lncRNA，并将其命名为lnc-Ery。我们对其生物学基本特征进行解析，并对其功能进行了初步研究，发现在小鼠HSC中敲降lnc-Ery严重影响了小鼠的造血重建能力，并引发贫血症状，据此提示lnc-Ery在调节造血红系分化中可能发挥了重要作用。本研究将利用小鼠模型，通过体内外功能实验以及分子生物学实验，探索lnc-Ery在红系分化过程中的作用，鉴定lnc-Ery相互作用蛋白以及调控的细胞信号通路，阐明其影响红系分化的分子机制，这为我们进一步研究lncRNA在造血作用中的功能及寻找HSC临床应用的新靶点奠定基础。

研究背景：.造血干细胞（HSC）是目前研究最广泛的成体干细胞类型之一，其分化受到内外多种因素的调节，其中长链非编码RNA（lncRNA）在造血分化中发挥重要作用，但lncRNA调控造血红系分化的机制还有待深入探索。.主要研究内容：.我们对造血谱系各群细胞深度RNA测序数据进行重新分析，发现在巨核红系祖细胞（MEP）中特异性高表达的lncRNA（GM15915），其在红系分化全路径均高表达，因此将其命名为lncEry。我们通过5’/3’ RACE实验鉴定到lncEry新的未被报道的转录本。lncEry敲除后小鼠骨髓中红系祖细胞及成熟红细胞比例显著降低。通过机制分析，我们通过一系列分子实验发现lncEry能够与Wdr82进行相互作用，在红系分化早期阶段lncEry/Wdr82能够调节Klf1基因的转录，在红系成熟阶段，能够调节globin基因的转录，因此lncEry/Wdr82能够在红系分化的不同阶段发挥作用，从而起到调控红系分化及成熟的作用。.重要结果及意义：.1.鉴定到红系中高表达的lncRNA,并命名为lncEry,分析得到其全新转录本，表达在MEP中高于其他转录本；.2.在造血干祖细胞中敲降lncEry后，抑制红系分化；lncEry的敲除小鼠同样抑制红系分化及成熟；.3.敲除lncEry在MEP细胞减少了Klf1基因的表达，影响了红系分化的早期阶段；lncEry转录调节globin基因表达来调节红系成熟；.4.lncEry与Wdr82进行相互作用，在MEP中调节Klf1的转录激活，在有核红细胞中通过顺式调节区域调节globin基因的转录激活；.5.lncEry作为红系分化不同阶段的重要调节因子，通过在不同阶段调节红系分化及成熟重要因子Klf1及globin的转录来协同调节红系发育。