R-loop是由新生的RNA與模板DNA互補(bǔ)及置換出的單鏈DNA形成的三鏈核酸結(jié)構(gòu)。R-loop在哺乳動(dòng)物基因組中普遍存在，并參與調(diào)控多種細(xì)胞生物過(guò)程。R-loop的異常積累與DNA斷裂增加、轉(zhuǎn)錄復(fù)制沖突、突變和染色體重排有關(guān)。BRCA2在維護(hù)基因組完整性上發(fā)揮重要功能，其缺失細(xì)胞表現(xiàn)出嚴(yán)重的染色體異常，并引發(fā)乳腺癌、卵巢癌等多種癌癥。研究表明，BRCA2缺失導(dǎo)致R-loop的異常積累可能是其導(dǎo)致染色體異常的原因。然而，在不同染色質(zhì)狀態(tài)下BRCA2對(duì)R-loop是否存在特定的調(diào)控機(jī)制，及該調(diào)控與生理和病理的功能聯(lián)系目前還不清楚。
2022年6月17日東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林承棋教授和羅卓娟教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊Nature Communications發(fā)表了題為ZFP281-BRCA2 prevents R-loop accumulation during DNA replication的研究論文，報(bào)導(dǎo)了ZFP281與BRCA2互作阻礙R-loop異常積累，維持胚胎干細(xì)胞DNA復(fù)制的正常進(jìn)程。
ZFP281是參與多種細(xì)胞生物進(jìn)程的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。林承棋教授和羅卓娟教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期關(guān)注ZFP281在胚胎干細(xì)胞中的功能調(diào)控。在前期研究中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)ZFP281 可募集SEC-like 3 亞基 AFF3 到增強(qiáng)子上調(diào)控印記基因的等位基因特異性表達(dá)（Nucleic Acids Res. 2017a）； ZFP281 協(xié)同MLL2調(diào)控轉(zhuǎn)座子區(qū)的組蛋白修飾及染色質(zhì)局部結(jié)構(gòu)，從而調(diào)控干細(xì)胞的命運(yùn)決定及重編程（Nucleic Acids Res. 2017b）； ZFP281募集MYC至基因啟動(dòng)子區(qū)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄延伸（Mol Cell Biol. 2019）。在這些前期研究基礎(chǔ)上，本研究中，作者發(fā)現(xiàn)在胚胎干細(xì)胞中ZFP281基因敲除導(dǎo)致DNA復(fù)制缺陷和早期S期延遲，從而造成細(xì)胞增殖缺陷。分析表明，ZFP281缺失降低染色質(zhì)上PCNA水平，進(jìn)而引發(fā)DNA復(fù)制缺陷。在分子機(jī)制上，作者鑒定到BRCA2是一個(gè)新的ZFP281互作蛋白。進(jìn)一步機(jī)制研究表明，ZFP281與PRC2募集并穩(wěn)定BRCA2在二價(jià)染色質(zhì)區(qū)域的結(jié)合。ZFP281或BRCA2缺失會(huì)導(dǎo)致二價(jià)染色質(zhì)區(qū)域R-loop的異常積累，導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞中發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)異常（模式圖如下）。
綜上所述，本研究提出了一種新的BRCA2調(diào)控R-loop的機(jī)制：ZFP281招募BRCA2到二價(jià)染色質(zhì)區(qū)域，通過(guò)阻礙異常的R-loop積累來(lái)維持適當(dāng)?shù)?/span>DNA復(fù)制進(jìn)程。這種調(diào)控可能在早期胚胎發(fā)育和癌癥進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。
東南大學(xué)青年首席教授林承棋和羅卓娟為該論文的共同通訊作者。東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士后王艷為該論文的第一作者。林承棋教授和羅卓娟教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期研究干細(xì)胞命運(yùn)決定、胚胎發(fā)育及腫瘤發(fā)生過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理。團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期招聘發(fā)育生物學(xué)、分子細(xì)胞生物學(xué)、生物信息學(xué)等背景博士后和研究助理，并且歡迎報(bào)考課題組博士生和碩士生，特別需求有小鼠胚胎操作背景經(jīng)驗(yàn)者。有意者請(qǐng)聯(lián)系[email protected].
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-31211-9。
