美國(guó)德克薩斯大學(xué)安德森癌癥研究中心Farhad R. Danesh教授主要從事腎臟病理的基礎(chǔ)與臨床研究。近期，其實(shí)驗(yàn)室通過(guò)Arraystar RNA-seq發(fā)現(xiàn)lncRNA分子——Tug1在糖尿病小鼠體內(nèi)低表達(dá)。表達(dá)譜芯片及Arraystar CHIRP-seq等證明，Tug1能夠直接結(jié)合PGC-1α和Ppargc1α 上游啟動(dòng)子區(qū)TBE元件，促進(jìn)Ppargc1α基因表達(dá)，并最終影響糖尿病患者足細(xì)胞線粒體生物能。該研究成果刊登在國(guó)際頂級(jí)醫(yī)學(xué)期刊Journal of Clinical Investigation（IF=12.81）。（RNA-seq、表達(dá)譜芯片、CHIRP-seq由Arraystar提供技術(shù)服務(wù)）

研究背景
    糖尿病性腎�。―N）是美國(guó)常見(jiàn)的糖尿病微血管并發(fā)癥，也是導(dǎo)致晚期腎病的罪魁禍?zhǔn)�。在DN病理相關(guān)因子的研究中發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ的輔因子1α（PGC-1α，由Ppargc1α 編碼）在糖尿病患者體內(nèi)明顯低表達(dá)，該因子能夠調(diào)控線粒體內(nèi)容物和氧化磷酸化基因的表達(dá)，證明其在線粒體生物能和呼吸功能的調(diào)控中處于核心地位。PGC-1α 處于一個(gè)自體調(diào)節(jié)循環(huán)，參與其調(diào)節(jié)的相關(guān)因子，都與細(xì)胞能量和線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)相關(guān)。鑒于PGC-1α是聯(lián)結(jié)生理刺激與線粒體生物能的關(guān)鍵因子，其調(diào)控必然是嚴(yán)謹(jǐn)多層次的，一些新的調(diào)控PGC-1α的機(jī)制值得一探。lncRNA參與調(diào)控PGC-1α的角色一直鮮為人知，F(xiàn)arhad R. Danesh教授的主要研究目的在于揭示進(jìn)化上保守的lncRNA-Tug1，調(diào)控PGC-1α的表達(dá)，并深入探討其調(diào)控原理。

研究思路 
    為了探究LncRNA-Tug1在DN發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用，本次研究應(yīng)用美國(guó)Arraystar RNA-seq平臺(tái)分析II型糖尿病小鼠與正常小鼠腎小球的轉(zhuǎn)錄本，篩選差異表達(dá)的lncRNA。其中l(wèi)ncRNA-Tug1在糖尿病小鼠體內(nèi)表達(dá)下調(diào)。體外足細(xì)胞的葡萄糖壓力實(shí)驗(yàn)和小鼠體內(nèi)LOF和GOF驗(yàn)證Tug1與DN的發(fā)展有關(guān)。 
    為了探究Tug1調(diào)控DN的機(jī)制，作者敲低小鼠足細(xì)胞的LncRNA-Tug1 。表達(dá)譜芯片分析其轉(zhuǎn)錄組，找到與Tug1相關(guān)的400個(gè)上調(diào)基因和近560個(gè)下調(diào)基因。GO分析發(fā)現(xiàn)，Tug1參與調(diào)控幾條代謝和生物合成路徑，且與PCG-1α相關(guān)的基因簇，在Tug1敲低的小鼠體內(nèi)顯著低表達(dá)。PCG-1α是線粒體功能的主要調(diào)控因子，在糖尿病患者體內(nèi)顯著低表達(dá)，Tug1與PCG-1 α聯(lián)系，成為DN發(fā)生的研究重點(diǎn)。挖掘Tug1與PCG-1 α聯(lián)系時(shí)，作者首先證明Tug1通過(guò)調(diào)控PCG-1α的表達(dá)影響線粒體生物能，確定Tug1的作用靶標(biāo)，并將研究重點(diǎn)聚焦與Tug1調(diào)控PCG-1α表達(dá)的機(jī)制。通過(guò)motif分析和CHIRP-seq，作者找到與Tug1結(jié)合的Ppargc1 α上游啟動(dòng)區(qū)域的TBE元件。promoter-luciferase和敲除實(shí)驗(yàn)，證明Tug1與Ppargc1α啟動(dòng)子上游TBE元件相互作用，調(diào)控PCG-1α的表達(dá)。 Ppargc1 α的表達(dá)是自調(diào)控的。作者隨即通過(guò)RNA IP和 Pull-down證明Tug1直接結(jié)合PCG-1α蛋白CTD區(qū)域的R/S domain； PGC-1α的CHIP實(shí)驗(yàn)證明有大量TBE富集。從而揭示了Tug1與TBE的結(jié)合會(huì)招募PCG-1α蛋白，從而實(shí)現(xiàn)Ppargc1α的表達(dá)調(diào)控。

技術(shù)路線

原文出處
Long noncoding RNA Tug1 regulates mitochondrial bioenergetics in diabetic nephropathy. JCI.2016