上海生科院首次揭示一条新lncRNA调控MYC转录的新机制

　　    3月25日，国际学术期刊《细胞研究》（Cell Research）在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组的最新研究论文Human colorectal cancer-specific CCAT1-L lncRNA regulates long-range chromatin interactions at the MYC locus 。研究发现并揭示了一条结肠癌特异表达的长非编码RNA（CCAT1-L）通过参与染色质高级结构维持实现对MYC基因转录调控的分子机制。 

　　该研究通过对结肠癌病人临床样品的全基因组测序，在“基因沙漠”区域（gene desert）——8q24区域、MYC基因上游约500 Kb处发现了一条丰度很高，且在结肠癌中特异表达的lncRNA，命名为CCAT1-L。研究发现CCAT1-L长度为5,200nt，含有polyA尾巴，定位在细胞核中其转录位点附近。敲除CCAT1-L可持续下调MYC基因的转录，而通过质粒过表达CCAT1-L并不能上调MYC的表达。 

　　实验室已有研究（Yin et al., Molecular Cell, 2012; Zhang et al., Molecular Cell, 2013）证实质粒过表达的lncRNAs不能完全模拟其内源分子的定位和功能。为解决这一lncRNA研究中的难题，并深入探索CCAT1-L的功能，该研究利用基因组编辑技术——TALEN，在lncRANA的转录起始区域原位插入外源的启动子，实现了lncRNA的顺式过表达（in-cis activation）。顺式过表达的CCAT1-L不仅具备其内源分子的特性，并且使得MYC基因表达上调，并明显促进了肿瘤生长。这表明CCAT1-L可以调控其下游相距500 Kb的MYC基因的表达，并且在肿瘤发生中发挥作用。 

　　进一步的研究发现CCAT1-L转录于一个结肠癌特异的超级增强子（super-enhancer），同时该超级增加子区域与MYC基因区域形成在空间上近距离的chromatin loop结构；该loop结构在敲除CCAT1-L后显著减弱。随后的实验发现CCAT1-L可特异结合染色质结构维持蛋白CTCF，而敲除CCAT1-L减弱了CTCF在该超级增强子和MYC区域的结合。这表明CCAT1-L与CTCF相互作用，起到维持该区域染色质高级结构并调控MYC基因表达的功能。 

　　该研究首次揭示了结肠癌特异的超级增强子来源的一条新lncRNA调控MYC转录的新机制，为人们进一步全面了解8q24区域在MYC基因表达调控中的作用以及结肠癌的发生提供了新思路；同时，研究中所使用的顺式过表达lncRNA的方法为深入研究不同lncRNAs的功能和机制提供了新手段。 

　　该课题主要由上海生科院生化细胞所博士研究生向剑锋在其导师陈玲玲研究员的指导下完成。同时该课题还得到了计算生物学研究所研究员杨力以及第二军医大学副教授葛军辉、卢旭华的大力支持。该课题得到了基金委、国家科技部和中科院等机构的经费支持。