首次发现NEXT复合物关键因子Zcchc8对LINE1 RNA的降解作用

来源：BioArt

原标题：Cell Reports：高绍荣/高亚威团队首次发现NEXT复合物关键因子Zcchc8对LINE1 RNA的降解作用

RNA外切体（exosome）是细胞中控制RNA降解及维持RNA总量稳定的重要复合物，被称为细胞监视器。其主要作用是负责细胞核内的RNA降解，以实现低质量RNA以及不稳定RNA的清除以及应激反应等【1】。在哺乳动物细胞中，NEXT复合物（Nuclear exosome targeting complex）被认为是RNA外切体的激活子之一，主要针对细胞核内新转录出来的RNA，招募RNA外切体对其进行降解【2】。NEXT complex的组分包括RNA识别蛋白RBM7,连接蛋白ZCCHC8以及招募外切体蛋白hMTR4。在Hela细胞系中研究人员发现NEXT复合物偏好识别一些短的非编码RNA如启动子上游反向RNA（PROMPTs）、内含子RNA（intron RNAs）和增强子区域的转录本（enhancer RNAs）等【3,4】。而NEXT复合物作为哺乳动物细胞中保守存在的重要的RNA外切体激活子，其在小鼠胚胎发育过程中的作用和调控机制尚未可知。

2019年11月19日，同济大学高绍荣团队在Cell Reports发表题为“Nuclear exosome targeting complex core factorZcchc8 regulates the degradation of LINE1 RNA in early embryos and embryonicstem cells”的研究论文，揭示了NEXT复合物关键因子Zcchc8在LINE1 RNA降解中发挥重要作用，从而对于小鼠卵母细胞成熟、早期胚胎发育以及胚胎干细胞的功能都非常重要。

研究人员首先发现Zcchc8基因敲除的小鼠仅有少数可以出生并存活，且存在发育迟缓、生殖障碍及生存率低等表型，进一步研究发现，早在胚胎时期，胎儿的发育就已发生迟缓。通过建立Zcchc8敲除的ES细胞系，发现其增殖能力降低和多能性基因表达降低，体外嵌合体实验也证实了其分化潜能下降。说明Zcchc8对小鼠的发育、胚胎干细胞的多能性维持和分化潜能都具有重要作用。紧接着，研究人员对Zcchc8以及NEXT复合物中另一成员RNA结合蛋白Rbm7在胚胎干细胞中进行了核内RNA免疫共沉淀（RIP）实验，发现除了之前在肿瘤细胞系中发现的底物RNA如PROMPTs，enhancer RNAs等之外，很多逆转座子RNA如LINE1，LTR中的MusD/ETn, MERVL等，也是NEXT复合物的底物。接下来，RNA半衰期的检测实验证明LINE1的半衰期受到更大的影响，说明NEXT复合物确实对LINE1 RNA的降解具有重要作用。经验证，LINE1确实在Zcchc8敲除的胚胎干细胞中异常升高，在敲降或敲除的早期胚胎和GV（germinal vesicle）卵中具有更高的RNA水平，说明Zcchc8在小鼠早期胚胎发育以及卵成熟过程中都具有对LINE1的转录后调控作用。由于LINE1的激活被认为对小鼠的基因组稳定性，染色体可及性以及卵发育都有重要作用【5,6】，研究人员利用DNaseI酶切后染色实验（TUNEL）发现在Zcchc8敲除的卵以及敲降的胚胎4-细胞中，染色质具有更高的可及性。

作为基因组中占比最高的逆转座子重复序列LINE 1（小鼠中占约19%），其RNA水平不仅影响了LINE1的蛋白水平和转座活性，也和染色质具有密切的关系【7】。而目前对其RNA水平的调控方式的研究十分欠缺。本研究首次提出了NEXT复合物对LINE1 RNA水平的调控具有重要作用，且在发育过程中具有重要意义。此研究为核内RNA的调控方式提供了更多思路，展示了该方向的最新进展。 

同济大学高绍荣教授课题组的直博生吴悠为本文的第一作者；同济大学高绍荣教授，高亚威教授为本文的共同通讯作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.10.055

参考文献

1. Kilchert, C.,Wittmann, S., and Vasiljeva, L. (2016). The regulation and functions of thenuclear RNA exosome complex. Nature reviews Molecular cell biology 17, 227-239.

2. Lubas, M.,Christensen, M.S., Kristiansen, M.S., Domanski, M., Falkenby, L.G.,Lykke-Andersen, S., Andersen, J.S., Dziembowski, A., and Jensen, T.H. (2011).Interaction profiling identifies the human nuclear exosome targeting complex.Molecular cell 43, 624-637.

3. Hrossova,D., Sikorsky, T., Potesil, D., Bartosovic, M., Pasulka, J., Zdrahal, Z., Stefl,R., and Vanacova, S. (2015). RBM7 subunit of the NEXT complex binds U-richsequences and targets 3'-end extended forms of snRNAs. Nucleic acids research 43, 4236-4248.

4. Lubas, M.,Andersen, P.R., Schein, A., Dziembowski, A., Kudla, G., and Jensen, T.H.(2015). The human nuclear exosome targeting complex is loaded onto newlysynthesized RNA to direct early ribonucleolysis. Cell reports 10, 178-192.

5. Jachowicz,J.W., Bing, X., Pontabry, J., Boskovic, A., Rando, O.J., and Torres-Padilla,M.E. (2017). LINE-1 activation after fertilization regulates global chromatinaccessibility in the early mouse embryo. Nature genetics 49, 1502-1510.

6. Malki, S., vander Heijden, G.W., O'Donnell, K.A., Martin, S.L., and Bortvin, A. (2014). Arole for retrotransposon LINE-1 in fetal oocyte attrition in mice.Developmental cell 29, 521-533.

7.  Percharde, M.,Lin, C.J., Yin, Y., Guan, J., Peixoto, G.A., Bulut-Karslioglu, A., Biechele,S., Huang, B., Shen, X., and Ramalho-Santos, M. (2018). A LINE1-NucleolinPartnership Regulates Early Development and ESC Identity. Cell 174, 391-405 e319.