p53诱导的长链非编码RNA LOC644656通过协调DNA损伤信号与分化通路介导干细胞异常分化与癌症化疗耐药

本研究揭示了p53诱导的长链非编码RNA LOC644656在基因毒性应激下调控人胚胎干细胞(hESCs)异常分化(GSMD)和癌症化疗耐药的关键机制。通过多组学分析发现，LOC644656通过直接结合POU5F1复合物和KDM1A/LSD1-NuRD抑制复合物，抑制干细胞特性基因并激活TGF-β信号通路，同时通过抑制DNA-PKcs活性减弱DNA损伤反应。该发现为克服肿瘤耐药性和干细胞生物学研究提供了新靶点，发表于《Nature Communications》。

　　

在生命科学和医学领域，干细胞如何响应DNA损伤并维持稳态一直是核心问题。基因毒性应激常导致干细胞分化异常，但分子机制不明；同时，癌症治疗中化疗耐药现象严重制约疗效。这两大难题的共同点在于p53通路——这个被称为"基因组守护者"的转录因子在DNA损伤时被激活，但其下游效应分子尤其是长链非编码RNA(lncRNA)的作用尚未阐明。

日本千叶大学等机构的研究团队通过整合多组学技术和功能实验，发现p53诱导的lncRNA LOC₆44656是连接DNA损伤反应与细胞命运决定的关键枢纽。在基因毒性药物(如5-FU)刺激下，LOC₆44656在细胞核内富集，一方面作为"分子诱饵"结合干细胞核心转录因子POU5F1和表观修饰复合物KDM1A/LSD1-NuRD，抑制NANOG等多能性基因；另一方面激活TGF-β/SMAD信号通路，驱动干细胞向成纤维细胞样细胞异常分化(GSMD)。令人意外的是，LOC₆44656还能结合DNA损伤感应激酶DNA-PKcs，抑制其磷酸化活性，从而减弱p53介导的凋亡反应。在癌症中，LOC₆44656高表达与肝癌(LIHC)、肾癌(KIRC)等患者不良预后显著相关，并通过维持肿瘤干细胞特性促进化疗耐药。该研究发表于《Nature Communications》，为理解干细胞命运决定和开发抗癌新策略提供了双重突破。

研究采用七大关键技术：1) CRISPR/Cas9构建p53和LOC₆44656基因敲除hESC模型；2) 整合RNA-seq、ChIP-seq和ATAC-seq多组学分析；3) 单细胞RNA测序(scRNA-seq)解析分化轨迹；4) RNA-pulldown联合质谱鉴定LOC₆44656互作蛋白；5) AlphaFold3模拟RNA-蛋白质相互作用结构；6) 患者数据来自TCGA数据库；7) 异种移植模型验证化疗耐药机制。

主要研究结果

基因毒性应激诱导p53依赖性hESCs异常分化
通过5-FU等基因毒性药物处理野生型(p53WT)和p53敲除(p53KO)hESCs，发现p53激活导致多能性标志物(如NANOG)下调，同时内胚层和中胚层基因异常上调。GO分析显示TGF-β调控细胞外基质通路显著富集，SMAD3核转位实验证实p53依赖的TGF-β信号激活。

鉴定LOC₆44656为p53调控的GSMD关键lncRNA
从268个差异表达lncRNA中筛选出12个p53靶标，LOC₆44656和LINC01480在所有基因毒性处理中诱导最显著。ATAC-seq显示其启动子区染色质持续开放，ChIP-seq证实p53直接结合其调控区。

LOC₆44656核定位与多能性丧失机制
RNA-FISH和亚细胞分级实验显示5-FU处理使LOC₆44656从胞质向染色质转移。CRISPR敲除LOC₆44656可抵抗5-FU诱导的多能性抑制，但不影响p21等经典p53靶基因。Tet诱导系统证明LOC₆44656过表达足以独立于p53降低干细胞特性。

分子互作网络解析
RNA-pulldown联合质谱鉴定出1,839个互作蛋白，包括POU5F1/SOX2/NANOG复合物(315个重叠蛋白)和KDM1A/LSD1-NuRD去甲基化复合物。AlphaFold3模拟显示LOC₆44656的900-1143 bp区域结合POU5F1后使其构象改变，丧失DNA识别能力。

TGF-β通路激活与细胞周期阻滞
scRNA-seq发现LOC₆44656诱导后，细胞簇分布改变，上调TGFB1、VIM等基因，伴随SMAD2/3磷酸化增强。伪时序分析显示多能性抑制早于TGF-β激活，G1期细胞比例增加。

DNA损伤反应调控
LOC₆44656通过结合DNA-PKcs激酶域抑制其自磷酸化，减弱CHK1/p53信号。在肝癌模型中，LOC₆44656过表达使5-FU诱导的细胞死亡减少50%，而反义寡核苷酸(ASO)敲降可恢复化疗敏感性。

临床关联与治疗潜力
TCGA分析显示LOC₆44656在10种癌症中高表达且预后差，尤其在KIRC(HR=2.44)和LIHC(HR=1.45)。其过表达上调POU5F1和EMT标志物，TGFBR1抑制剂可逆转此效应。

结论与展望
该研究首次揭示LOC₆44656作为p53下游的"分子开关"，协调DNA损伤修复与细胞命运决定：在hESCs中促进分化以清除受损干细胞；在癌症中却通过维持干细胞特性和抑制凋亡促进耐药。这种"双刃剑"特性源于细胞上下文差异——在POU5F1高表达的hESCs中，LOC₆44656作为抑制因子；而在POU5F1低表达的癌细胞中，它通过TGF-β激活反向增强干细胞特性。研究不仅阐明了GSMD的分子机制，还为克服化疗耐药提供了新策略——靶向LOC₆44656的ASO或与TGF-β抑制剂联用可能成为未来治疗方向。