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该研究通过多细胞系整合分析,揭示 MYC 作为 RNA 结合蛋白的功能,发现其通过基本区域 355–357 KRR 和 364–367 RQRR 序列结合富含鸟苷酸(G-rich)RNA,促进染色质互作及转录激活,为 MYC 介导的转录调控和肿瘤发生机制提供新视角。
MYC RNA 结合功能的全基因组特征及机制解析
MYC 作为重要的原癌基因,其异常激活与 50% 以上的人类癌症相关。除经典的 DNA 结合转录调控功能外,新兴研究提示 MYC 家族具有 RNA 结合能力,但具体分子机制及对 MYC 功能的影响尚不明确。本研究通过增强型交联免疫沉淀测序(eCLIP-seq)等技术,在乳腺癌 MCF-7、白血病 K562 等六种细胞系中系统解析了 MYC 的 RNA 结合图谱。
转录组水平的 MYC-RNA 互作全景
eCLIP-seq 分析显示,MYC 在 MCF-7 细胞中结合 6,887 个 RNA 位点,且与高通量 CLIP(HITS-CLIP)结果高度相关(Spearman 相关系数 0.64)。在多种细胞系中,约 54% 的结合峰位于启动子区域,12% 在远端调控区,17% 在 exon。细胞特异性结合峰(43–5,094 个 / 细胞系)与共享峰(863 个)并存,共享峰相关基因富集于 MYC 靶标和细胞周期通路,提示 RNA 结合可能参与 MYC 的核心功能调控。
RNA 结合对 MYC 染色质占据的影响
通过 RNA 依赖的染色质免疫沉淀测序(rChIP-seq)和 CUT&RUN 技术发现,RNA 酶处理显著降低 33%(rChIP-seq)和 40%(rCUT&RUN)的 MYC 染色质结合峰,且 RNA 结合信号强的区域对 RNA 去除更敏感(p=6.34×10-41)。例如,MYC 靶基因 EBPL 启动子处的染色质结合在 RNA 去除后显著减弱,而通用转录因子 TBP 的结合不受影响。这表明 MYC 结合的 RNA(如启动子来源的 eRNA)可稳定其染色质定位,促进转录激活。
MYC 与 G-rich RNA 的特异性互作
基序分析显示,MYC 结合的 RNA 高度富集 GA/GC-rich 序列,体外电泳迁移率变动分析(EMSA)证实 MYC 对 G-rich RNA(如 GGAA-mer、AAG-mer)具有高亲和力(KD=45–321 nM),而 G→C 突变会显著削弱结合(如 eGREB1-G6C 突变体)。保守的基本区域(355–367 氨基酸)是 RNA 结合的关键,其中 355–357 KRR 和 364–367 RQRR 序列不可或缺。MYCKRR3A突变体在体外丧失 RNA 结合能力,但保留 E-box DNA 结合及与 MAX 异二聚化能力,提示 KRR 区域特异性介导 RNA 互作。
RNA 结合功能对 MYC 转录调控及肿瘤表型的影响
在 U2OS-MYCKO细胞中,RNA 结合缺陷型突变体(MYCKRR3A、MYC7A)的染色质结合显著减少(MYC 减少 40%,MAX 减少 68%),且无法激活 MYC 靶基因(如 CDK6、CDC25A)及促进细胞周期进展和增殖。反义寡核苷酸(ASO)敲低 eGREB1 可特异性降低 MYC 在其同源增强子和靶基因启动子的结合,而 CRISPR-Display 系统过表达 eGREB1 则增强 MYC 染色质结合及基因表达。此外,MYCWT可挽救内源性 MYC 敲低导致的细胞增殖缺陷,而突变体无法恢复,表明 RNA 结合是 MYC 致癌功能的关键。
结论与展望
本研究揭示 MYC 通过基本区域的 KRR 和 RQRR 序列特异性结合 G-rich RNA,增强其在染色质上的富集,形成 “RNA- MYC - 染色质” 互作网络,驱动转录激活和肿瘤发生。这一发现为理解 MYC 的广谱染色质结合能力(包括无 E-box 区域的结合)提供了新机制,也为靶向 MYC-RNA 互作开发抗肿瘤疗法奠定了基础。未来研究可进一步探索 MYC RNA 结合在 RNA 加工、DNA 损伤修复等非转录功能中的作用,拓展其在癌症治疗中的应用前景。