西班牙塞利维亚大学教授José A Pintor-Toro长期从事生物化学与细胞生物学研究， 近期，其实验室利用Arraystar LncRNA芯片研究发现了在TGF-β诱导的上皮-间质细胞转化（EMT）过程早期起直接调控作用的lncRNA分子—lnc-Spry1，TGF-β诱导直接引起lnc-Spry1下调，从而引发EMT过程影响细胞侵袭迁移。lnc-Spry1也可与U2AF65作用，影响可变剪切，从而在转录和转录后层面调控基因表达。该研究成果发表在细胞凋亡领域权威期刊Cell Death & Differentiation（IF: 8.218）（芯片实验由Arraystar提供技术服务）
研究背景
上皮-间质细胞转化（EMT）过程是一个基本的细胞表型转变过程。期间上皮细胞失去胞间紧密连接和与基底膜的附着极性，转化为间质细胞，获得侵袭和迁移活性。在转录层面上，TGF-β可以直接激活EMT过程，导致下游通路和一系列基因表达的改变。除此之外， pre-mRNA的可变剪接和lncRNA的调控作用也在转录后层面上增加了调控层面的复杂性。LncRNA作为重要的调控型RNA分子，可以在多个层面影响EMT过程。目前已有的文章只研究了TGF-β信号下游和影响细胞稳定性的lncRNA，本文章的研究目的在于找到EMT早期起直接调控作用的lncRNA分子。
上皮-间质细胞转化（EMT）过程是一个基本的细胞表型转变过程。期间上皮细胞失去胞间紧密连接和与基底膜的附着极性，转化为间质细胞，获得侵袭和迁移活性。在转录层面上，TGF-β可以直接激活EMT过程，导致下游通路和一系列基因表达的改变。除此之外， pre-mRNA的可变剪接和lncRNA的调控作用也在转录后层面上增加了调控层面的复杂性。LncRNA作为重要的调控型RNA分子，可以在多个层面影响EMT过程。目前已有的文章只研究了TGF-β信号下游和影响细胞稳定性的lncRNA，本文章的研究目的在于找到EMT早期起直接调控作用的lncRNA分子。
研究思路
为了探究EMT过程中直接影响早期调控的lncRNA分子，本次研究应用美国Arraystar mouse LncRNA芯片筛选TGF-β诱导NMuMG细胞系2h后差异表达的lncRNA和mRNA。其中435个lncRNA和1090个mRNA发生了显著差异变化。之后选择了表达下调的Spry1临近lncRNA—lnc-Spry1进行研究，qPCR验证表达趋势与芯片相符。
对该lncRNA进行功能研究发现，该分子在TGF-β诱导后15min就开始下调，说明是一个早期的调控分子，敲除Smad4后lnc-Spry1发生显著变化，因此该lncRNA分子是TGF-β-Smad依赖通路的靶标基因。将该分子进行shRNA敲除实验，发现间质细胞特征marker vimentin和Snail1升高，上皮细胞特征marker E-cadherin降低，产生迁移和侵袭表型变化，说明lnc-Spry1可以重塑细胞骨架，影响细胞迁移和侵袭。
通过研究lnc-Spry1和临近基因Spry1的表达，发现两者具有表达相关性，敲除lnc-Spry1后进行高通量检测和GO分析，发现趋化因子和细胞因子相关基因发生显著变化。进一步进行lnc-Spry1的机制研究，通过RIP和RNA pull down技术，发现lnc-Spry1可以结合可变剪切相关蛋白U2AF65，从而影响EMT转化相关基因FGFR pre-mRNA的可变剪切过程。
为了探究EMT过程中直接影响早期调控的lncRNA分子，本次研究应用美国Arraystar mouse LncRNA芯片筛选TGF-β诱导NMuMG细胞系2h后差异表达的lncRNA和mRNA。其中435个lncRNA和1090个mRNA发生了显著差异变化。之后选择了表达下调的Spry1临近lncRNA—lnc-Spry1进行研究，qPCR验证表达趋势与芯片相符。
对该lncRNA进行功能研究发现，该分子在TGF-β诱导后15min就开始下调，说明是一个早期的调控分子，敲除Smad4后lnc-Spry1发生显著变化，因此该lncRNA分子是TGF-β-Smad依赖通路的靶标基因。将该分子进行shRNA敲除实验，发现间质细胞特征marker vimentin和Snail1升高，上皮细胞特征marker E-cadherin降低，产生迁移和侵袭表型变化，说明lnc-Spry1可以重塑细胞骨架，影响细胞迁移和侵袭。
通过研究lnc-Spry1和临近基因Spry1的表达，发现两者具有表达相关性，敲除lnc-Spry1后进行高通量检测和GO分析，发现趋化因子和细胞因子相关基因发生显著变化。进一步进行lnc-Spry1的机制研究，通过RIP和RNA pull down技术，发现lnc-Spry1可以结合可变剪切相关蛋白U2AF65，从而影响EMT转化相关基因FGFR pre-mRNA的可变剪切过程。
技术路线
结果展示
图一、A：TGF-β处理后芯片检测中显著变化的EMT相关基因；B：TGF-β处理后芯片检测差异变化显著的lncRNA分布散点图；C：TGF-β处理后芯片检测FC>2，P<0.05的lncRNA分布火山图；
图二、g. Lnc-spry1敲除后影响基因表达的聚类图；h. Lnc-spry1敲除后进行GO分析，发现富集的GO条目与趋化因子、细胞因子相关。
图三、a. RNA pull down联合质谱实验 Lnc-spry1可结合U2AF65；b. RIP实验 U2AF65可以结合Lnc-spry1。
研究意义
该研究揭示了lnc-Spry1和TGF-β诱导的EMT早期调控之间的关系。TGF-β诱导NMuMG细胞直接引起lnc-Spry1下调，通过TGFβ-Smad通路重塑细胞骨架，影响细胞迁移侵袭。lnc-Spry1可与U2AF65结合，影响EMT转化相关基因FGFR pre-mRNA的可变剪切。从而在转录和转录后层面调控基因表达。
作者介绍
José A Pintor-Toro，博士。西班牙塞利维亚大学生物分子与再生医学中心信号转导分部教授。长期从事植物、生物化学与细胞生物学研究，科研成果先后在Nature Genetics，PNAS，Nucleic Acids Research, Cell Death & Differentiation 等国际权威学术刊物上发表。
José A Pintor-Toro，博士。西班牙塞利维亚大学生物分子与再生医学中心信号转导分部教授。长期从事植物、生物化学与细胞生物学研究，科研成果先后在Nature Genetics，PNAS，Nucleic Acids Research, Cell Death & Differentiation 等国际权威学术刊物上发表。
原文出处
Downregulation of Lnc-Spry1 mediates TGF-β-induced epithelial–mesenchymal transition by transcriptional and posttranscriptional regulatory mechanisms. Cell Death and Differentiation. 2017.
Downregulation of Lnc-Spry1 mediates TGF-β-induced epithelial–mesenchymal transition by transcriptional and posttranscriptional regulatory mechanisms. Cell Death and Differentiation. 2017.