Cell Stem Cell丨Yamanaka团队揭示eIF4G2调控成体小肠干细胞命运|163

撰文I一只鱼

在发育、应激反应和细胞再生过程中蛋白质翻译起始过程会被重新编程，并可通过选择性翻译快速重塑细胞状态。eIF4G2是非经典eIF4G家族成员，参与携带结构化5′ UTR及上游开放阅读框（uORF）等特征性元件的mRNA的选择性翻译，但由于Eif4g2基因敲除小鼠存在胚胎致死性，其在成体组织中的生理功能仍不清楚。

近日，来自美国格莱斯顿研究所的Shinya Yamanaka研究团队在Cell Stem Cell上发表题为eIF4G2-mediated selective translation of chromatin regulators safeguards adult intestinal stem cell identity and differentiation的文章，发现eIF4G2对于成体小肠上皮细胞身份的维持至关重要，其缺失会导致胎儿样重塑，并通过核糖体图谱分析鉴定出染色质调控因子（CREBBP和EP300）存在选择性翻译缺失，导致KAT3丰度降低和整体组蛋白乙酰化水平下降，驱动了位点选择性增强子重塑，表现为成体ISC/Wnt-Notch元件丢失和富含TEAD的胎儿位点激活。

研究人员首先构建了他莫昔芬诱导型全身性Eif4g2基因敲除小鼠，发现在敲除Eif4g2后小鼠出现显著的肠道表型，表现为为杯状细胞和潘氏细胞减少，因此他们将后续研究聚焦于小肠。进一步研究发现全身性eIF4G2缺失会导致肠道干细胞（ISC）耗竭、损害分泌分化并增加隐窝细胞死亡，而增殖亚群和肠上皮细胞则相对得以维持。单核多组学分析显示，Eif4g2缺失的隐窝中，ISC特征基因下调，而胎儿样逆转程序（在损伤、应激或特定情况下，细胞逆转其成体身份，重新激活原本只在胎儿发育阶段表达的基因网络，从而获得类似胎儿祖细胞的表型和再生能力）及YAP靶基因特征富集，提示干细胞状态发生根本性转变。并且这种胎儿样逆转并非短暂应激反应，而是可持续数月，表明eIF4G2是维持成体ISC身份的关键因子。

接下来他们利用小肠类器官模型发现，Eif4g2缺失并不影响整体蛋白质合成速率，而是通过翻译效率（TE）的选择性调控发挥作用。Ribo-seq鉴定出数百个TE显著降低的eIF4G2依赖性转录本，这些mRNA普遍具有更长的5′UTR和更高的uORF丰度。富集分析显示，这类转录本富含染色质与表观遗传调控因子，其中包括KAT3共激活因子CREBBP和EP300，并验证了Eif4g2缺失后CREBBP/EP300表达下降，伴随全局性H3K18和H3K27乙酰化水平降低。进一步分析显示，Eif4g2缺失导致H3K27ac和KAT3蛋白从ISC相关增强子上解离并重新分布至胎儿样/再生性元件。这种表观重塑伴随着ISC特异性转录程序（Wnt-Notch通路）的失活和YAP/TEAD依赖的胎儿样程序的激活。使用CREBBP/EP300特异性抑制剂处理野生型类器官，可高度重现Eif4g2缺失导致的囊变形态、基因表达谱变化及胎儿样特征，进一步证实KAT3活性下降是介导该表型的核心下游事件。并且源自胎盘的肠类器官（胎儿球体）在Eif4g2缺失后虽然同样出现KAT3减少和乙酰化水平下降，但其能耐受这些改变并长期存活，提示成体与胎儿上皮具有不同的染色质基线状态与增强子依赖性，成体ISC高度依赖eIF4G2维持的KAT3活性来保持身份，而胎儿上皮本身就处于YAP高活性的再生潜能状态，对KAT3抑制具有更强的缓冲能力。