一項研究揭示轉錄因子Sox2調節體細胞重編程新機制

　　北京時間2月4日，國際學術期刊Nucleic Acids Research（《核酸研究》）在線發表了中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院鮑習琛課題組、香港大學Ralf Jauch課題組和中山大學醫學院（深圳）侯琳琳團隊共同合作的成果“Concurrent binding to DNA and RNA facilitates the pluripotency reprogramming activity of Sox2”。該成果揭示了轉錄因子Sox2同時結合DNA和RNA并協同調控體細胞重編程的新機制，著重強調了在體細胞重編程過程中Sox2與RNA直接相互作用的功能。

　　真核生物中，大約8%左右的核酸結合蛋白具有同時結合DNA和RNA的屬性(DNA -and RNA -binding proteins， 簡稱DRBPs)。這些DRBP廣泛參與mRNA加工、轉錄調控、DNA復制、DNA修復、應激反應和凋亡等生物學事件。Sox轉錄因子是胚胎發育和細胞重編程過程中確定細胞命運的重要調控因子，它在多能干細胞和神經干細胞的更新和分化等過程中發揮了重要作用。此前一些證據表明，Sox2、hnRNP家族成員和長非編碼RNA（RMST）相互作用，調控神經細胞分化，然而，Sox2是否直接與RNA結合？Sox2的哪些結構域負責與RNA直接相互作用？在細胞重編程的過程中，DNA與RNA的結合功能如何相互協作？這些都是需要深入研究的科學問題。

　　該研究通過PAR-CLIP和RNA SELEX的方法確認了Sox2與RNA直接相互作用，進一步的測序分析發現Sox2偏好性結合一個CCCY核心基序和一個CGCG的二級基序。隨后，研究人員利用EMSA和RNA免疫沉淀（RNA-immunoprecipitation assay）等手段確定了Sox2的RNA結合結構域（RBM），該結構域具有優先結合富含GC的RNA序列的特征。另外，通過RNA fishing實驗和競爭性結合實驗等進一步分析，發現在DNA和RNA共同存在的情況下，Sox2使用其HMG結構域結合同源DNA序列，并同時利用RBM結構域在體外介導三元RNA/Sox2/DNA復合物的形成。除此之外，通過比較Oct4、Klf4、c-Myc (OKM)“雞尾酒”以及不同Sox2突變體誘導下，誘導多能干細胞生成的效率發現，刪除Sox2 的RBM結構域會影響誘導多能干細胞生成，并且顯著地改變了體細胞重編程過程中的選擇性剪接事件。該研究加深了人們對Sox2蛋白調控多能性重編程機制的理解，進一步闡明了DRBPs對RNA代謝的調控機制。