來自香港中文大學、中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院的研究人員證實,一種叫做Linc-YY1的lincRNA分子通過與轉錄因子YY1互作,促進了成肌分化和肌肉再生。這一研究發現發布在12月11日的《自然通訊》(Nature Communications)雜志上。
香港中文大學的王華婷(Huating Wang)教授及孫昊(Hao Sun)教授是這篇文章的共同通訊作者。
骨骼肌屬橫紋肌,由成束平行排列的肌細胞組成,是人體最大器官、代謝部位和蛋白質儲存場 所,占體重50%。成熟骨骼肌細胞源于中胚層,呈細長纖維狀,是骨骼肌結構和功能的基本單位,成熟個體內以靜止的肌衛星細胞存在,當肌肉受損時,激活形成 成肌細胞,大量增殖、分化融合完成肌損傷修復過程。
目前的研究表明,骨骼肌肌發生(skeletal myogenesis)是一個由肌源性干細胞起始的多步過程,通過激活衛星細胞形成成肌細胞,進一步分化融合而形成多核肌管和肌纖維。該過程是由有序的一 系列反應協調完成,在轉錄因子、生長因子、激酶、受體、組蛋白乙酰化以及DNA甲基化等多種生物學反應之間的互作協調下,細胞經歷不同的分化階段,最終形 成肌管并分化為不同類型的骨骼肌纖維。
真核生物基因組DNA有90%以上被轉錄,然而只有不到2%可以編碼形成蛋白質,這說明剩余的98%非編碼RNA扮演著意想不到的重要角色。非編碼RNA 包括以siRNA、miRNA、piRNA為代表的短鏈非編碼RNA和長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA,ln-cRNA)。lncRNAs是一類長度大于200個核苷酸且不具有蛋白編碼功能的RNA轉錄本,它參與了基因組印記、轉錄激活與干擾、轉錄 后調控、染色體劑量補償效應、發育調控等眾多生物過程。近年有研究報道lncRNAs廣泛參與了成肌分化,可在RNA水平通過多種方式調控成肌分化進程,是成肌分化的重要調控因子。
人轉錄因子Yin-Yang1(YY1,又稱NF-E1、δ因子、UCRBP、CF1)是鋅指類核轉錄調節因子GL1-KruPPel蛋白家族中的 一員。根據結合的輔助因子不同,具有轉錄起始,激活和抑制等作用,參與細胞周期調控、分化、凋亡以及腫瘤形成等多種生物學進程。
在這篇新文章中研究人員報告稱,發現了一個源自轉錄因子YY1基因啟動子的lincRNA分子Linc-YY1。他們在體內外證實在肌發生過程中 Linc-YY1受到動態調控。C2C12成肌細胞或肌肉衛星細胞中獲得或喪失Linc-YY1功能可以改變成肌分化,并在受損肌肉中影響了再生過程。
研究人員證實Linc-YY1是通過它的中間結構域與YY1互作,將YY1/多梳蛋白復合物2(PRC2)從靶啟動子上逐出,由此反式激活了基因表 達。此外,Linc-YY1還調控了PRC2非依賴性的YY1功能。最后,他們鑒別出了具有保守功能的一個人類Linc-YY1直系同源物 (orthologue ),證實許多人類和小鼠轉錄因子基因都與lincRNAs有關,lincRNAs有可能調控轉錄因子基因的活性。
新研究證實,Linc-YY1調控了骨骼肌肌發生,揭示了一個從前未知的由lincRNA介導的基因調控機制。
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