為了將六英尺多的DNA塞進細胞核里,細胞將基因組緊緊纏繞在組蛋白核心上形成核小體,并最終將其包裝成緊密的染色質。DNA轉錄的時候需要打開核小體,而胚胎干細胞的染色質重塑復合體esBAF可以做到這一點。它不僅會打開需要轉錄的DNA,還暴露了促進轉錄的啟動子和增強子。
基因組測序研究最近顯示,增強子區域不僅能促進蛋白編碼基因的轉錄,還包含有非編碼RNA的腳本。雖然非編碼RNA一直很火,但人們對其調控機制并不了解,華盛頓大學的Toshio Tsukiyama說。
Tsukiyama曾經的學生Thomas Fazzio現在已經成為了麻省大學的助理教授。Fazzio希望了解增強子附近的核小體定位對非編碼RNA有何影響,“如果BAF在打開增強子區域中起到重要作用”,那它應該能促進這些區域的非編碼RNA轉錄。
Fazzio等人敲低了小鼠胚胎干細胞的esBAF,然后測序對RNA進行測序。令人意外的是,大約57,000個基因組區域的非編碼RNA以更高水平表達。不過這一現象并不存在于分化程度更高的小鼠胚胎成纖維細胞中。
為了深入探索這一意外發現,研究人員用酶在無核小體的區域切割DNA,然后通過測序來確定核小體的位置。他們發現,esBAF敲除細胞的增強子區域被核小體覆蓋,但兩側的核小體卻很少。這說明esBAF會增加增強子兩側的核小體占位(nucleosome occupancy)。
進一步研究表明,鎖住增強子兩側的核小體,就算不存在esBAF非編碼轉錄本也會受到抑制。“這項研究在哺乳動物細胞中展示,居然是核小體占位影響著非編碼RNA的調控,這令人影響深刻,”Tsukiyama評論道。
這項研究揭示了“染色質重塑復合體的復雜機制”,Stowers 醫學研究所的Swaminathan Venkatesh指出。“人們一直認為這種復合體是激活轉錄的,但現在看來它們可以抑制非編碼轉錄本。”
目前還不清楚這種非編碼轉錄本抑制對干細胞多能性有何意義。不過許多長非編碼RNA與細胞分化有關,“可以想見,在胚胎干細胞中抑制它們是可以防止細胞分化的,”Venkatesh說。
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