视点！系列研究阐明多能干细胞基因组稳态维持新机理

(资料图)

多能干细胞（Pluripotent stem cells, PSCs）因其在体外具有无限增殖和分化为不同类型细胞的潜能，在再生医学领域中具有广泛应用前景，也成为目前临床上最具潜能的成药细胞。PSCs制备过程中的标准化、规模化及细胞质量稳定性是其走向临床应用的先决条件.但人PSCs在体外扩增培养过程中,易出现遗传和表观遗传的变异,严重阻碍了PSCs的临床应用(1)。因此,研究PSCs遗传物质稳定性维持机理，是寻找改善策略、突破应用瓶颈的关键。 

PSCs基因组的突变率远低于分化细胞。郑萍团队和其他团队的前期研究表明，PSCs利用不同于体细胞的特殊机制，有效调控基因组稳定(2)。郑萍组前期已鉴定了PSCs在DNA复制、DNA损伤修复中的一些特殊分子及作用机制(3-6)。近期郑萍组鉴定了一个在小鼠胚胎干细胞（mouse Embryonic Stem cells, mESCs）中特异表达的全新长链非编码RNA-LncRNA NONMMUT028956 (简写为Lnc956)。对该LncRNA的系统研究发现它不仅参与复制压力下mESCs复制小体稳定的维持，而且还监控mESCs基因组的质量，从而确保mESCs基因组稳态。 

长非编码RNA在多种生物学功能中起重要作用。由于技术手段的限制，目前还没有发现复制叉上具有功能性长非编码RNA的报道。研究团队利用前期研发的一个新技术-分离新生DNA链上(即复制叉)RNA技术（isolate RNAs on nascent DNA ，iROND)首次鉴定了ESCs复制叉上特异的新的功能性LncRNA-Lnc956。对该LncRNA的研究发现，当复制压力发生时，Lnc956能有效聚集到复制叉上，并大量招募Trim28和Hsp90b1聚集于复制叉形成复合体。Trim28能直接与DNA复制解旋酶复合体MCM2-7相互作用，直接拉近了Lnc956-Trim28-Hsp90b1复合体与MCM2-7复合体之间的物理距离，使得分子伴侣Hsp90b1通过其GTP水解活性作用于MCM7，阻碍MCM7进行K48和K63泛素化（MCM7泛素化会导致复制小体解离），从而使得复制小体能在一定程度复制压力情况下得以稳定，保持了基因组的完整性（图1）。我们也发现Lnc956缺失会导致小鼠胚胎部分致死，致死原因主要是胚胎细胞大量扩增过程中，细胞出现明显基因组不稳定现象，并导致胞质DNA水平显著增加，引起较严重的炎症反应。总之，该研究结果首次发现了小鼠多能干细胞复制叉上特异性功能性长非编码RNA-Lnc956，并揭示了Lnc956维持多能干细胞基因组稳定和促进胚胎发育的分子机制。