研究背景

LncRNAs已經成為不同生物過程的關鍵調控因子，并且可以通過多種機制調節基因表達。重要的是，組織特異性lncRNA表達模式賦予了lncRNA在胚胎干細胞（ESC）的譜系特異性分化過程中具有潛在的關鍵作用。最近，lncRNA已被證明參與細胞命運決定，特別是心臟譜系特化。但對lncRNAs在心臟譜系中作用的了解仍然有限。

心臟發育是一個多步驟的過程，取決于對網絡的精確控制，包括多種心臟特異性轉錄因子、染色質修飾因子和信號通路。T-box轉錄因子Eomes缺失顯著損害中內胚層分化，包括心臟中胚層特化。然而，Eomes如何參與特定的心肌分化尚不清楚。先前的研究表明Eomes通過直接結合Mesp1基因的啟動子來誘導Mesp1表達。但是Eomes在心臟中胚層特化期間誘導Mesp1表達的精確調控機制仍然不清楚。

● ?Linc1405敲降抑制小鼠ESCs的心肌分化
● ?Linc140的第2外顯子與Eomes結合驅動心臟譜系定型
● ?Linc1405在Mesp1增強子上調節Eomes/WDR5/GCN5復合物
● ?Linc1405缺失阻礙心臟發育和體內功能

主要研究結果

本研究鑒定了一個轉錄于中胚層Eomes基因鄰近區域的基因間長鏈非編碼RNA linc1405，FISH分析顯示其在胚胎心臟中高表達(LncRNA FISH probe及全系列試劑盒由銳博生物提供)。功能缺失性/獲得性實驗顯示linc1405缺失顯著抑制了ESC的心肌分化，包括心肌標志物表達減少以及自發搏動的EBs和cTnT+ CMs的百分比降低。linc1405過表達則得到相反的結果，且在EB和CM分化中，通過linc1405過表達可顯著挽救linc1405缺失導致的心肌標志物mRNA水平和cTnT+細胞比例的降低。

通過微陣列分析顯示，linc1405敲降MES細胞中鑒定了65個上調基因和124個下調基因。下調的基因主要分為轉錄因子和DNA結合蛋白，主要與多細胞組織發育和細胞分化有關。DEG分析顯示，在linc1405敲降CM細胞中鑒定了189個上調基因和261個下調基因。主要與特化模式、肌肉組織發育和心臟發育有關。并且DEGs與不同的心肌疾病密切相關。表明linc1405在調節心肌分化的核心網絡過程中起著關鍵作用。

通過染色質和RNA免疫沉淀試驗表明，linc1405介導了組蛋白甲基化修飾復合物TrxG組分WDR5和組蛋白乙酰化酶GCN5形成新型的轉錄調控復合物結合到Eomes下游Mesp1基因的增強子區，引起Mesp1基因增強子區域表觀修飾環境（包括組蛋白甲基化和乙酰化水平）的改變，進而影響轉錄起始復合物在Mesp1基因轉錄起始位點的組裝，并在胚胎干細胞的心臟中胚層特化期間激活Mesp1的表達。

此外，免疫共沉淀及熒光素酶報告基因顯示linc1405的第2個外顯子是其介導轉錄因子Eomes和組蛋白修飾分子相互作用，并識別Mesp1基因增強子區，進而調節Mesp1表達和心肌細胞分化的關鍵功能片段。

重要的是，FISH分析顯示linc1405在E7.5胚胎的原條區域中表達，WDR5和GCN5在原條區域中與Eomes共表達(LncRNA FISH probe及全系列試劑盒由銳博生物提供)。這些結果表明linc1405和Eomes、WDR5和GCN5在原條區域共定位。通過構建linc1405敲除小鼠，發現與WT小鼠相比，敲除小鼠的室間隔（IVS）和左心室壁（LVW）的厚度更薄；此外，敲除小鼠的心臟射血分數百分比（EF％）、左室短軸縮短率（FS％）和心肌厚度（IVS和左心室后壁[LVPW]）顯著降低，表明linc1405缺失導致心臟發育和功能受損。

因此，提出了研究人員提出了一種整合的轉錄調控模型，其中linc1405通過聯合WDR5和GCN5（對于心臟發生至關重要）介導Eomes在原條區域中激活Mesp1表達的不同作用。總之，linc1405介導的Eomes/WDR5/GCN5復合物有助于心臟發生，強調了基于lincRNA的復合物在體外和體內心臟發生的表觀遺傳調節中的關鍵作用。

本研究中FISH實驗使用的Fluorescent In Situ Hybridization Kit，lncRNA FISH probes，Mouse U6 FISH probes，Mouse 18S FISH probes等均有銳博生物提供。