在4种主要免疫细胞类型中，细胞背景对miR-155介导基因调控的影响

许多microRNA及其靶mRNA在不同细胞类型中共表达。然而，尚不清楚它们是以独立于细胞环境还是依赖细胞环境的方式受到调节。近日，来自美国的Rudensky和他的团队在Nat Immunol(IF=21.809)在线发表了题为“The effect of cellular context on miR-155-mediated gene regulation in four major immune cell types”的文章。探索了miR-155的转录组范围靶向和基因调控，其活化诱导的表达在先天性和适应性免疫中起重要作用。在激活的miR-155充足或者缺陷的巨噬细胞，树突状细胞和T和B淋巴细胞中，通过不同的iCLIP定位miR-155靶标，用RNA-seq进行mRNA定量，并用的poly(A)-seq进行3'非翻译区（UTR）的分析，他们鉴定了miR-155差异结合的许多靶标。尽管选择性切割和多腺苷酸化（ApA）有助于不同的miR-155与一些转录物的结合，但在大多数情况下，相同的3'-UTR同源异构蛋白在细胞类型中被差异调节，因此表明不依赖ApA和细胞环境依赖性miR-155介导的基因调控。他们的研究提供了miR-155调控网络的综合图谱，并为关键免疫细胞类型中的背景依赖性和背景独立的miRNA介导的基因调控提供了宝贵的资源。

技术路线

主要结果

1 mir -155介导的调控是环境特异的。

图1 miR-155介导的Ago结合发生在四种免疫细胞类型的不同位点。

a，四种细胞类型中miR-155普遍结合位点与差异结合位点的实例。 iCLIP，RNA-seq和poly(A)-seq文库的标准化读长覆盖率，野生型（WT）为深色轨迹，miR-155-敲除（KO）为浅色轨迹。含有miR-155-seed的iCLIP峰以灰色矩形突出显示；星号表示WT和KO覆盖范围之间的显著差异（错误发现率（FDR）<2.5％）。 b，共表达基因中miR-155依赖性位点的总结，包括用不同iCLIP鉴定的3'-UTR，CDS和5'-UTR位点。每行代表miR-155六聚体种子匹配周围的250bp；颜色表示归一化WT与miR-155-KO iCLIP覆盖率比值，并取2为底数的对数。含有miR-155位点的相同基因的RNA表达在热图中并排显示（WT RNA-seq log10FPKM，通过行标准化）。根据四种细胞类型中的特异性结合对位点进行分类，并且通过对相应基因的RNA-seq FPKM值的层次聚类来确定每个类别内的顺序。 c，共表达基因中miR-155依赖性iCLIP位点的维恩图。 d，共表达基因中miR-155依赖性位点的种子类型组成。 e，共表达基因中miR-155依赖性位点的PhastCons评分（对于小鼠和39种其他胎盘哺乳动物之间的多基因组比对）。显示了来自独立iCLIP（n = 4），RNA-seq（n = 3）和poly(A)-seq（n = 4）实验的数据的分析。

图2 miR-155抑制四种免疫细胞类型中不同的基因集合。

a-d，在树突细胞（a）B细胞（b），CD4+ T细胞（c）和巨噬细胞（d）中，用不同基因集合的累积分布函数（CDF）显示miR-155-KO和WT细胞之间RNA-seq表达变化的分布。基因集合包括所有表达的基因，具有3'-UTR miR-155六聚体/七聚体-A1 /七聚体-m8 /八聚体-种子匹配的基因和含有具有六聚体种子匹配的3'-UTR miR-155依赖性iCLIP位点的基因（FDR <2.5％）。显示利用Targetscan 7.0预测的最高context++得分的miR-155-靶基因（与通过不同的iCLIP鉴定的miR-155-靶基因数目相同）。P值通过单侧Kolmogorov-Smirnov检验测试确定。数据代表独立的iCLIP（n = 4）和RNA-seq（n = 3）实验。

图3特定背景下的miR-155靶向作用导致不同细胞类型之间基因调节的差异。

a-f，四种免疫细胞的六个成对比较（如图所示），描绘了含有共同（实线）和细胞类型特异性（虚线）3'-UTR miR-155依赖性iCLIP位点的基因的去阻遏，以CDF的形式显示。具有3'-UTR miR-155-种子匹配的基因为参考。每个成对比较中仅包括共表达的基因（WT RNA-seq FPKM> 1且差异<16倍）。在每个图中，显示了来自单侧KS测试的两个P值。第一次KS测试对应于在该细胞类型中鉴定的所有miR-155靶基因与仅在其他细胞中靶向的基因之间的比较，第二次对应于共同靶基因和对该细胞类型特异的靶基因之间的比较。显示了四个独立的iCLIP和三个独立的RNA-seq实验的结果。 DC，树突状细胞; mac，巨噬细胞。

图4 细胞类型依赖性miR-155介导抑制的验证。

报告基因携带了表现出环境特异靶向性基因的3'-UTR，在B细胞和树突细胞中表达。显示了Hif1a和Jarid2（优先在B细胞中被抑制），Actr10和Terf1（B细胞特异性靶标）和Tbca，Uqcrfs1和Zfp277（树突细胞特异性靶标）的结果。折叠抑制被定义为3'-UTR报告基因的突变体和野生型的标准化荧光素酶活性的比率。箱形图显示汇总统计数据，包括中位数，第25和75百分位数，1.5倍四分位数间距（IQR）和异常值。误差棒，s.e。 来自至少三个生物学上独立的样品（对于Hif1a，Jarid2，Tbca和Uqcrfs1，n = 3;对于Actr10，Terf1和Zfp277，n = 4）; P值通过双侧t检验确定。 * P <0.05; ** P <0.01

2 内源性RNA竞争不太可能影响miR-155靶向，而ApA对细胞类型特异性miR-155靶向的贡献有限。

图5 Poly(A)-seq捕获CD4+ T细胞活化期间3'-uTR-同源异构蛋白使用的变化。

a，在CD4+ T细胞活化期间，同源异构蛋白使用中具有显着（FDR <5％）变化的的两个3'-UTR实例。轨迹表示激活后0小时，24小时和48小时的归一化poly(A)-seq读长覆盖率。b，在CD4 + T细胞活化后48小时，具有两种主要同源异构蛋白的3'-UTR的3'-UTR-同源异构蛋白使用的变化。突出显示的基因在3'-UTR使用中显示出显著的（FDR <5％）变化。c，如在b中，但突出显示了含有miR-155靶位点的双同源异构蛋白的3'-UTR。突出显示了含有近端（实心）和远端（空心）miR-155-靶位点的3'-UTR。显示了三个独立的poly(A)-seq实验的结果。

图6 替代聚腺苷酸在miR-155调控细胞-环境依赖性基因表达中的作用。

a. multi-isoform 3′UTR在所有四个细胞类型热图变化。b、3′UTR包含mir - 155细胞类型特异的ApA目标和显示差异。c、iCLIP、RNA-seq和poly(A)-seq在Rbm33的树突状细胞和CD4 + T细胞中的读取-覆盖。d, Venn图显示了树突状细胞和B细胞中共享和细胞特异性mir -155靶基因的数量，这些基因在去除具有细胞类型特异性ApA差异的基因之前和之后变化。

图7 其他miRNA的iCLIP靶位点表达诱导显着的基因抑制。

a-c，具有miR-142a KO的B细胞（a）和树突细胞（b）以及具有miR-27a过表达（c）的CD4 + T细胞中的mRNA表达变化，显示为不同基因组的CDF。