Nucleic Acids Res |?郭翔團隊發現ASF1B通過調控H3.3核小體建立與富集促進紅細胞生成

組蛋白變體 H3.3 被認為是活性染色質的標志，富集于轉錄活躍的基因區和調控元件【1-3】，其染色質沉積依賴于特定的組蛋白伴侶。 HIRA 是經典的 H3.3 伴侶【4,5】。然而，在小鼠胚胎造血過程中， HIRA 缺失并不影響紅系發育【6,7】，這提示在胚胎紅系 發育 階段，可能存在其他 H3.3 伴侶發揮主導作用 。 研究團隊通過分析小鼠多種組織的基因表達譜發現， ASF1B （ 組蛋白伴侶 ASF1 家族的成員 ） 在胚胎肝臟（ E14 -E14.5 ）中高表達且與 H3.3 編碼基因 H3f3a/H3f3b 的表達高度相關。這一現象強烈暗示， ASF1B 可能是胚胎紅系發育中 H3.3 沉積的關鍵調控因子。 但 其 詳細分子機制尚不清晰。

近日， 電子科技大學醫學院 / 四川省人民醫院 血液 內科郭翔研究員團隊 在Nucleic Acids Research雜志上發表了題為ASF1B promotes erythropoiesis by regulating the establishment and enrichment of H3.3 nucleosomes的研究論文。該研究揭示了ASF1B在哺乳動物紅細胞生成中的關鍵作用，闡明ASF1B通過招募BRG1促進H3.3和H3K27ac在基因啟動子和增強子區域的沉積，進而影響紅系相關基因的表達。尤為重要的是，ASF1B缺失可解除對胚胎/胎兒珠蛋白基因的抑制，提示其可能成為血紅蛋白病的潛在治療靶點。

為探究 ASF1B 在紅系發育中的功能，研究人員構建了 ASF1B 全基因敲除小鼠模型。結果顯示， ASF1B 缺失導致胎肝體積縮小、紅系前體細胞（ MEP ）減少、成熟紅細胞比例下降；在人類 CD34? 細胞及 HUDEP2 細胞中敲低 ASF1B 同樣抑制 紅系 分化，證明 ASF1B 是 影響 哺乳動物紅系分化的內在 關鍵 因子。 此 外，研究團隊通過 CRISPR-Cas9 技術 在 MEL 細胞中分別敲除 Asf1a 、 Asf1b 和 Hira ，發現 ASF1B 與 ASF1A 在調控 H3.3 及紅系基因表達上高度相似，而 HIRA 作用較弱；雙敲除 ASF1A/ASF1B 進一步加劇 H3.3 和 H3K27ac 降低。在人 HUDEP2 細胞中敲低 ASF1A 或 ASF1B 也得到類似結果，表明紅系分化中 ASF1 家族功能存在 功能 冗余， 且 ASF1A 可代償 ASF1B 的 缺失。

機制上，多組學分析顯示， ASF1B 缺失引起組蛋白修飾、染色質重塑及紅系相關基因表達失調。 ChIP -seq 發現， ASF1B 在胎肝中占據超過 70% 的 H3.3 結合位點，主要位于 Lmo2 、 Fech 以及 Hbb -y 等紅系關鍵基因的啟動子 / 增強子區。 ASF1B 缺失 會 導致這些區域 H3.3 以及 H3K27ac 富集下降， 同時 伴隨染色質可及性降低，提示 ASF1B 能通過 調控 紅系關鍵基因啟動子 / 增強子區域 H3.3 和 H3K27ac 富集程度影響 紅系關鍵基因的 表達 。

進一步，免疫共沉淀證實 ASF1B 與染色質重塑復合物 SWI/SNF 的核心 ATP 酶 BRG1 存在互作。全基因組分析顯示， ASF1B 與 BRG1 共結合的 94% 位點中同時富集 H3.3 ，且這些位點 在 ASF 1 B 缺失時 H3K27ac 和染色質可及性 的變化 顯著高于單獨結合位點。條件性敲除 Brg1 后， 小鼠 胎肝紅系分化受損、 Hbb -y 表達量上升 。 以上結果表明 ASF1B 通過招募 BRG1 促進 H3.3 富集并建立活性染色質環境 進而影響 紅系發育 過程 。

綜上所述 ，我們的研究揭示了在紅細胞生成過程中由 ASF1B 介導的 H3.3 富集的 新型 調控通路，并強調了在胚胎期 ASF1B 與 BRG1 在 H3.3 富集和染色質可及性中的協同作用。這些發現為 ASF1B 如何維持活性染色質動態以促進紅系基因表達提供了新的機制見解。值得注意的是， ASF1B 對胚胎 / 胎兒珠蛋白基因表達的抑制作用可被視為治療 β- 珠蛋白血紅蛋白病的新靶點。

電子科技大學 醫學院博士研究生 劉金 磊 博 士 和 宋雪梅博士 為 論文的共同第一作者。 電子科技大學醫學院 / 四川省人民醫院 血液科 郭翔研究員 、 美國國立衛生研究院 An n Dean 教授以及 四川大學華西醫院 李俊 研究員 為 共 同 通訊作者。

原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/54/9/gkag447/8672759?login=false

郭翔研究員課題組長期 從事紅細胞發育 及相關疾病 的 表觀遺傳調控機制研究。 歡迎對 表觀遺傳調控機制 感 興趣的學生和博士后加入！

制版人：十一

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