复旦施扬、蓝斐教授Cell子刊发表关于Nono的新研究成果

　　2016年10月23日讯 Nono是旁斑（para-speckle）的一个组成部分，它储存和加工RNA。小鼠胚胎干细胞（mESCs）缺乏旁斑，从而使得Nono在mESCs中所发挥的作用尚不明确。近期，来自复旦大学、波士顿儿童医院和哈佛大学医学院的研究人员发现，Nono的功能是作为一个染色质调节因子与Erk合作，调控着mESC的多能性。相关研究结果发表在10月18日的《Cell Reports》杂志。复旦大学分时教授、哈佛大学终身教授、“长江学者”讲座教授施扬和复旦大学生物医学研究院PI蓝斐教授，是这项研究的共同通讯作者。

　　施扬教授长期从事生物化学以及分子生物学等方面的研究，并在表观遗传学研究中取得突破性成就，在国际上率先发现了首个组蛋白去甲基酶并开创表观遗传去甲基化领域，做为第一作者和通讯作者已发表过11篇Nature和Cell论文。

　　在传统血清/ LIF条件下培养的小鼠胚胎干细胞（mESCs）是原始态（naive）但却是“亚稳态的”，这种现象的特点是多能性因子的异质性表达，如Nanog、Klf4和Tbx3。这种异质性反映了单个mESCs的不同分化潜能。那些表达低水平转录因子的细胞，被认为更容易分化，而这些因子高水平表达的的细胞，则有着更强大的自我更新能力。然而，当用Mek/Erk和Gsk3β信号通路的抑制剂培养mESCs时，这种异质性降低，从而导致mESCs具有更均匀和更高表达水平的转录因子，如Nanog和Klf4、从而在体内类似于“基态”状态。尽管大量的mESCs表观遗传基因组和基因表达分析是在不同培养条件下进行的，但是ERK信号通路调节干细胞多能性的机制，仍然不完全理解。

　　最近有研究表明，在传统血清/ LIF培养条件下，MEK下游的一个重要激酶Erk，与mESCs中一小部分的双价基因联系在一起。在这些二价区，激活的Erk（磷酸化）可介导RNA聚合酶II（RNAPIICTD）C-末端结构域（CTD）中的丝氨酸5的磷酸化，并有助于使RNAPII保持在一种平衡的状态。使用PD03的ERK抑制，可导致Erk激活的缺失，Erk从染色质上分离，以及双价靶标上的RNAPII活性改变。同时伴随有到一种更强大的自我更新状态的表型开关，类似于基态的多能性。这些结果表明，Erk结合的二价区的染色质状态和mESCs的差异多能性之间存在一种内在联系。因此，了解Erk的失活如何导致更强大的自我更新能力和降低mESCs的分化潜能，将为干细胞生物学提供重要的见解。

　　Nono（又名Nrb54和P54nrb）最初被确定为一个不含非POU结构域的八聚体结合蛋白。Nono可通过其螺旋-转角-螺旋（HTH）和RNA识别基序（RRM）结构域而结合DNA和RNA，并被认为可调控转录。在分化的细胞中，Nono连同Pspc1、Psf和一个脚手架的非编码RNA、Neat1，形成核旁斑结构，已知可调节RNA加工、超级编辑的mRNA的核保留以及病毒感染和DNA损伤诱导的应激反应。然而，在人类胚胎干细胞（hESCs）和mESCs中是不存在旁斑结构的，可能是由于缺乏足够的Neat1（长的同等型）表达，从而表明Nono可能在未分化的ESCs中发挥独立于旁斑的作用。

　　在这项研究中，研究人员报道称，Nono作为一个Erk辅助因子来调节MESC的自我更新和分化。具体来说，该研究表明，Nono与Erk相互作用，并与Erk共定位到一小部分发育相关的双价基因。Nono的缺失可导致受损的Erk活化，和Nono/Erk结合的双价基因上的RNA聚合酶II C-末端结构域丝氨酸5磷酸化（RNAPIIS5P），并在维甲酸（RA）诱导的分化过程中损坏这些基因的激活。Erk的失活可将Nono从染色质上驱逐下来。Nono无效的细胞表现得类似于在2I条件下或用PD03培养的mESCs，例如，它们表现出多能性相关因子的表达增加，有更强的自我更新能力，对分化更有耐受性。分子分析也发现，Nono敲除（KO）和2i基态或PD03处理的mESCs之间，有着显著的表观基因组和转录组相似性。总之，这些研究结果表明，Nono是双价结构域和mESC多能性的一个关键调节因子，从而为平衡自我更新和分化的分子机制，提供了深刻的见解。