MicroRNA-23a/27a/24-2在红系分化中的功能及作用机制研究

【摘要】MicroRNAs(miRNAs)在红系分化调控中发挥着重要作用。尽管已经报道了一些调控红系分化的miRNA,但是关于红系分化特异转录因子GATA-1如何通过miRNA促进红系分化的机制,目前尚不清楚。本文对GATA-1转录调控的三个小RNA,miR-23a、miR-27a和miR-24-2(miR-23a/27a/24)在红系分化过程中的功能和分子机制进行了深入研究。第一部分工作,我们通过miRNA表达芯片对GATA-1潜在调控并在红系分化过程中表达逐渐上调的miRNA进行了系统性分析,从中筛选出miR-23a作为进一步的研究对象。在CD34+造血干细胞和红白血病K562细胞中,我们验证了GATA-1对miR-23a的正调控作用以及miR-23a在红系分化中的表达变化。我们也通过miRNA过表达及敲低实验,在CD34+造血干细胞、斑马鱼及小鼠中证明了miR-23a促进红系分化的功能。在分子机制的研究中,我们发现其促进红系分化的功能是通过靶向抑制酪氨酸磷酸酶SHP2的表达来实现。第二部分工作,我们对miR-23a基因簇的另外两个成员miR-27a和miR-24(miR-24-2)在红系分化中的功能和分子机制进行研究。与miR-23a的研究策略类似,我们也在CD34+造血干细胞、斑马鱼以及小鼠中对miR-27a和miR-24的功能进行分析。结果显示,两者均表现出明显的促红系分化作用。进一步的分子机制研究发现,红系分化相关的两个重要转录因子GATA-1和GATA-2能够竞争性的结合至miR-27a和miR-24基因的上游启动子区-557bp位点GATA保守基序,转录调控两个miRNA的表达,这样的调控模式被称为GATA-1/2switch。具体而言,随着红系分化的进行,GATA-2在该位点的结合逐渐减少,对miRNA表达的抑制作用降低；同时,GATA-1在该位点结合逐渐增多,从而逐渐增强对miR-27a和miR-24基因表达的激活作用。另一方面,miR-27a和miR-24又能够靶向抑制GATA-2的表达,由此形成由GATA-1/2switch-miR-27a/24-GATA-2组成的调控loop,该调控loop所形成的正反馈作用是红细胞分化过程中新的分子机理。综上所述,通过系统性的分析,我们发现了在红系分化过程中表达上调,并受GATA-1正向调节的miRNA基因簇—miR-23a/27a/24。其中,miR-23a能够通过抑制SHP2的表达促进红系分化；而miR-27a/24受GATA-1/2switch的调节,并能通过抑制GATA-2的表达促进红系分化,这对miRNA在红系分化甚至是造血分化过程中新的分子机制有着重要的启示。
【作者】朱勇；
【导师】余佳；
【作者基本信息】北京协和医学院，生物化学与分子生物学，2014，博士
【关键词】microRNA；红系分化；GATA-1；GATA-2；

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