近日，Protein & Cell 在線發(fā)表了武漢大學周嚴教授的研究成果：“Longnon-coding RNA LncKdm2b regulates cortical neuronal differentiation bycis-activating Kdm2b”，本研究鑒定了長非編碼RNA-LncKdm2b在大腦皮層投射神經(jīng)元分化中的作用和分子機制。

LncKdm2b從組蛋白修飾分子基因Kdm2b的啟動子反向轉錄。應用組織原位雜交和報告基因小鼠，發(fā)現(xiàn)LncKdm2b和Kdm2b在發(fā)育中的大腦皮層瞬時高表達于早期分化的投射神經(jīng)元。應用慢病毒敲低、反義寡核苷酸、poly（A）信號插入和基因敲除、nuclear run-on等方法，發(fā)現(xiàn)LncKdm2b在神經(jīng)細胞和胚胎干細胞順式調(diào)控Kdm2b的表達。LncKdm2b通過其5’端特定頸環(huán)結構招募RNA結合蛋白hnRNPAB，從而拉近Kdm2b的啟動子和關鍵增強子T5，以維持Kdm2b的轉錄；增強子T5位于LncKdm2b的第二個內(nèi)含子，敲除該增強子能顯著下調(diào)Kdm2b的表達，而含有該區(qū)域的DNA片段能在發(fā)育中的大腦皮層特異驅動報告基因表達。進一步應用小鼠子宮內(nèi)電穿孔和神經(jīng)祖細胞體外培養(yǎng)和分化等技術，證實LncKdm2b通過Kdm2b維持大腦皮層投射神經(jīng)元的正常分化和遷移。本研究首次發(fā)現(xiàn)KDM2B調(diào)節(jié)大腦皮層神經(jīng)元分化，而且Kdm2b的表達受其反向轉錄的LncKdm2b正調(diào)控，并確定了相關分子機制；加深了對于大腦皮層發(fā)育過程中細胞命運決定的認識，特別是長非編碼RNA的功能。

中科院生物物理所范祖森課題組近期的研究發(fā)現(xiàn)LncKdm2b在腸固有免疫細胞和胚胎干細胞中發(fā)揮反式轉錄調(diào)節(jié)作用，并具有重要的生理功能；但認為LncKdm2b不具有順式調(diào)節(jié)Kdm2b表達的功能。其與周嚴課題組機制解釋的差異有可能是細胞類型和方法學不同造成的。

近期多個lncRNA的研究也有類似表型和機制不一致的情況，其原因往往是很多研究并不能清晰地區(qū)分lncRNA轉錄過程、RNA轉錄產(chǎn)物或DNA順式元件的功能。很多決定細胞命運的轉錄因子基因具有反向轉錄的lncRNA，而反向轉錄的臨近lncRNA-lncRNA、lncRNA-mRNA甚至mRNA-mRNA對通常具有單向或雙向調(diào)節(jié)的作用。這種相互調(diào)節(jié)作用很可能是發(fā)育和分化過程中，細胞命運轉變和固化的重要轉錄調(diào)控方式。

據(jù)悉，本項研究的共同第一作者為武漢大學生命科學學院的李威博士和沈文琛博士，武漢大學醫(yī)學研究院和人民醫(yī)院的周嚴教授與劉穎博士為共同通訊作者。天津醫(yī)科大學吳旭東教授課題組做出了重要貢獻。

研究背景

大腦皮層是認知功能的物質基礎，其功能單位-投射神經(jīng)元（PN）形成六層的層次結構。小鼠大腦皮層的投射神經(jīng)元來源于胚胎期的神經(jīng)祖細胞（NPC），并以由內(nèi)及外（inside-out）的方式逐層疊加。表觀遺傳學機制，如組蛋白修飾、DNA甲基化和RNA甲基化等在大腦皮層發(fā)育的細胞命運決定中發(fā)揮重要作用。與蛋白編碼基因相比，長非編碼RNA（lncRNA）在發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)呈現(xiàn)時間和空間特異表達，但其功能及其作用方式尚不清楚。

注：文章內(nèi)的所有配圖皆為網(wǎng)絡轉載圖片，侵權即刪！

 來源：BioArt