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HRI 调控转录因子 ATF4 激活 BCL11A 转录,从而沉默胎儿血红蛋白表达。

The HRI-regulated transcription factor ATF4 activates BCL11A transcription to silence fetal hemoglobin expression.

机构信息

Division of Hematology, Children's Hospital of Philadelphia, Philadelphia, PA.

Hematology/Oncology Division, Department of Medicine, Hospital of the University of Pennsylvania, Philadelphia, PA.

出版信息

Blood. 2020 Jun 11;135(24):2121-2132. doi: 10.1182/blood.2020005301.

DOI:10.1182/blood.2020005301
PMID:32299090
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7290097/
Abstract

Reactivation of fetal hemoglobin remains a critical goal in the treatment of patients with sickle cell disease and β-thalassemia. Previously, we discovered that silencing of the fetal γ-globin gene requires the erythroid-specific eIF2α kinase heme-regulated inhibitor (HRI), suggesting that HRI might present a pharmacologic target for raising fetal hemoglobin levels. Here, via a CRISPR-Cas9-guided loss-of-function screen in human erythroblasts, we identify transcription factor ATF4, a known HRI-regulated protein, as a novel γ-globin regulator. ATF4 directly stimulates transcription of BCL11A, a repressor of γ-globin transcription, by binding to its enhancer and fostering enhancer-promoter contacts. Notably, HRI-deficient mice display normal Bcl11a levels, suggesting species-selective regulation, which we explain here by demonstrating that the analogous ATF4 motif at the murine Bcl11a enhancer is largely dispensable. Our studies uncover a linear signaling pathway from HRI to ATF4 to BCL11A to γ-globin and illustrate potential limits of murine models of globin gene regulation.

摘要

重新激活胎儿血红蛋白仍然是治疗镰状细胞病和β-地中海贫血患者的一个关键目标。此前,我们发现,γ-珠蛋白基因的沉默需要红细胞特异性的 eIF2α 激酶血红素调节抑制剂 (HRI),这表明 HRI 可能是提高胎儿血红蛋白水平的一个药物靶点。在这里,我们通过在人类红细胞中进行 CRISPR-Cas9 指导的功能丧失筛选,鉴定出转录因子 ATF4 作为一种新的 γ-珠蛋白调节剂,它是一种已知的 HRI 调节蛋白。ATF4 通过结合其增强子并促进增强子-启动子接触,直接刺激 BCL11A 的转录,BCL11A 是 γ-珠蛋白转录的抑制剂。值得注意的是,缺乏 HRI 的小鼠显示出正常的 Bcl11a 水平,这表明存在物种选择性调节,我们在这里通过证明鼠类 Bcl11a 增强子中的类似 ATF4 基序在很大程度上是可有可无的,解释了这一现象。我们的研究揭示了一条从 HRI 到 ATF4 到 BCL11A 再到 γ-珠蛋白的线性信号通路,并说明了珠蛋白基因调控的鼠类模型的潜在局限性。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/03d7/7290097/61face414bc0/bloodBLD2020005301absf1.jpg
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