在2008年,西班牙國家癌癥研究中心(CNIO)的Maria A. Blasco博士領導的端粒和端粒酶研究組是世上首個發現TERRAs的團隊。這是一段非編碼端粒RNAs,屬于染色質端粒的一部分。從那時起,該團隊就致力于研究這些序列有什么作用。
最近他們在《Nature Communications》發表論文,正式回答了這一問題:TERRAs能與多梳復合體(polycomb complex,PRC)互動,后者是著名的基因表達表觀遺傳調控因子,它們的這種合作促進了端粒的異染色質(heterochromatin)裝配。
2016年,CNIO團隊發現了這些RNAs的遺傳起源。在人類細胞中,大多數TERRAs轉錄自20號染色體長臂。“因為它們屬于新發現的端粒組成,所以有關它們在體內的作用基本上還是盲點,”Blasco說。
Blasco和同事構建了首個敲除TERRA位點的細胞系,發現TERRA起保護和維穩端粒作用。“因為端粒染色質富含異染色質標記,而且這些標記影響端粒長度調節,我們不禁發問,TERRA缺失造成的后果源于什么途徑?”
端粒染色質的表觀遺傳調控
端粒是異染色質或稱“沉默染色質”的一部分。過去,Blasco課題組已經證明,端粒富含組蛋白三甲基化(trimethylation)標記(一種異染色質的標志)。研究還表明,這些標記是端粒長度和端粒重組的重要負調控因子。
為了確認TERRAs與端粒染色質的可能關系,作者篩查了CRISPR-Cas9系統缺失TERRA后的細胞端粒異染色質標志,發現這種細胞端粒上的H3K27 三甲基化(H3K27me3)明顯減少,已知H3K27 三甲基化由多梳復合體催化生成,多梳復合體是掌管基因沉默的主要調節因子。
隨后,他們又證明TERRAs與多梳復合體組成部分存在互作,它們之間的互作是端粒異染色質建立的基礎。
“多梳對某些基因的沉默和大型DNA結構的正確壓縮都非常重要。不過,還沒有研究證明它的功能與端粒的表觀遺傳狀態有關,”合著者Juan José Montero解釋道。“我們發現,多梳通過與TERRAs相互作用,建立了它對端粒染色質的重要影響作用。”
TERRAs與多梳的關系非常有趣,一方面,在維持干細胞身份、細胞分化和癌癥等過程中我們都能看到多梳的身影,另一方面,癌癥和衰老與端粒密不可分。
“這一新機理的發現對了解端粒生物學十分重要,盡管,說TERRAs在某種程度上與衰老或衰老相關疾病有關還為時尚早,我們計劃在缺失TERRAs的小鼠模型中觀察它們對正常發育和各種病理功能的影響。”
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