Euf2增强子lncRNA通过RNA直接结合与RNP招募域调控腹侧前脑祖细胞单细胞转录组及染色体三维结构

本研究通过单细胞转录组测序(scRNAseq)揭示了Euf2长链非编码RNA(lncRNA)在胚胎腹侧前脑发育中的关键调控作用。研究人员发现Euf2通过直接RNA结合位点(RBS)和核糖核蛋白(RNP)招募机制，将Dlx5/6超保守增强子(UCE)引导至129个染色体位点，形成短程激活和长程抑制的转录调控模式，并鉴定出与癫痫发作相关的关键基因。该研究为理解lncRNA介导的三维基因组调控提供了新机制。

　　

在哺乳动物胚胎发育过程中，基因表达的精确调控依赖于复杂的转录调控网络，其中增强子及其转录产生的长链非编码RNA(lncRNA)扮演着关键角色。Dlx5/6基因间区的超保守增强子(UCE)在脊椎动物中高度保守，其转录产物Euf2 lncRNA已被证明在γ-氨基丁酸能神经元发育中起重要作用。然而，Euf2如何通过三维基因组组织来调控远端基因表达，以及这种调控的生理意义仍不清楚。

美国西北大学的研究人员通过整合多种高通量测序技术，系统研究了Euf2 lncRNA在胚胎13.5天(E13.5)小鼠腹侧前脑发育中的调控机制。研究发现Euf2通过形成RNA-核糖核蛋白(RNP)复合物，将Dlx5/6UCE引导至129个染色体位点，建立了短程(<10Mb)激活和长程(10-129Mb)抑制的转录调控模式。该研究鉴定出多个与癫痫发作相关的关键基因，揭示了lncRNA介导的三维基因组组织新机制，相关成果发表在《Nature Communications》上。

研究人员采用单细胞转录组测序(scRNAseq)分析E13.5腹侧前脑组织，结合染色质构象捕获(4Cseq)、染色质免疫沉淀测序(ChIPseq)、RNA-DNA相互作用测序(ChIRPseq)和Hi-C等技术，系统研究了Euf2缺失对基因表达和染色体构象的影响。通过比较野生型和Euf2转录终止突变体(Euf2^TS/TS)小鼠，揭示了Euf2介导的转录调控网络。

单细胞转录组揭示Euf2调控网络

scRNAseq分析发现Euf2在腹侧前脑发育中形成复杂的调控网络。在室下区(SVZ)祖细胞中，Euf2调控293个基因上调，265个基因下调，其中包括24个与癫痫发作相关的基因。值得注意的是，Euf2将chr6染色体分为短程激活和长程抑制两个功能域：在Dlx5/6UCE 10Mb范围内的基因被激活(如Ccdc132-Foxp2)，而10-129Mb范围内的基因被抑制(如Gm15594-Grin2b)。

Euf2直接结合位点特征分析

ChIRPseq鉴定出148个Euf1/2 RNA直接结合位点(RBS)，其中6个位于chr6上。这些RBS富含G四链体结构，并具有DNA序列同源性。有趣的是，chr6上的RBS1和RBS3存在174bp的100%同源序列。RBS区域还富集锌指蛋白转录因子(Zfp740和Zfp281)的结合基序，提示这些因子可能参与Euf2介导的调控。

RNP招募与染色体域划分

研究发现Euf2通过招募染色质重塑复合物(SMARCC2/SMARCA4)和核基质蛋白(NONO)等RNP，将染色体划分为多个功能域(RCD)。这些RCD具有不同的RNP招募特征：RCD1富集DLX结合，而RCD2富集SOX2结合。值得注意的是，Euf2调控的RNP招募与Hi-C检测到的染色体相互作用位点高度重合，特别是在chr6近端区域。

讨论与意义

该研究首次系统阐明了Euf2 lncRNA通过直接RNA结合和RNP招募机制调控三维基因组组织的分子机制。研究发现Euf2不仅通过Dlx5/6UCE引导建立短程激活和长程抑制的转录调控模式，还通过划分染色体功能域来精细调控基因表达。特别重要的是，研究鉴定出多个Euf2调控的癫痫相关基因，为理解神经发育障碍提供了新线索。

这项工作的创新性体现在：1)揭示了lncRNA通过直接RNA结合划分染色体功能域的新机制；2)阐明了Euf2介导的增强子-基因远程调控模式；3)建立了lncRNA-RNP-染色体构象的调控网络。这些发现不仅拓展了对lncRNA功能的认识，也为研究神经发育疾病的分子机制提供了新思路。未来研究可进一步探索Euf2在人类神经系统疾病中的潜在作用，以及其染色体组织机制是否具有普遍性。