致癌性长链非编码RNA转基因转录调控幼稚染色体位点的表观遗传记忆

这篇研究揭示了致癌lncRNA（PCAT2）通过转录依赖性机制在非着丝粒位点（4q31）招募CENP-A组蛋白变体形成异位着丝粒样结构，但该表观遗传记忆会因DNA超甲基化和抑制性组蛋白标记（H3K27me3/H3K9me3）的沉默机制而逐渐消退。研究首次证明细胞通过多重表观屏障（包括异染色质重塑和lncRNA转录抑制）主动防止异位新着丝粒形成，为癌症中染色体不稳定性（CIN）和着丝粒重编程机制提供了新见解。

　　

引言

基因组完整性对生物体功能至关重要，而新着丝粒（neocentromere）在非经典基因组位点的形成是癌症中染色体不稳定性（CIN）的核心问题。CENP-A作为着丝粒的关键表观遗传标记，在过表达时易错误定位至异位位点。研究表明，着丝粒非编码RNA（ncRNA）的转录是CENP-A沉积的必要条件，而致癌lncRNA（如PCAT2）可能通过非经典途径劫持这一机制。

结果

转录沉默导致异位CENP-A丢失

在SW480^PCAT2-KI结肠癌细胞中，通过CRISPR敲入的PCAT2转基因（TransPCAT2）最初在4q31位点诱导了CENP-A异位沉积，其水平在第20周达到峰值。然而，随时间推移（40周后），CENP-A信号逐渐消退至基线水平。RNA-seq显示TransPCAT2转录水平与CENP-A沉积呈正相关，而ChIP-seq证实异位CENP-A的减少伴随转基因位点转录活性的丧失。

4q31位点的表观遗传重编程

TransPCAT2插入导致邻近基因（如MAML3、SCOC）表达短暂抑制，随后恢复。全基因组分析显示，SW480^PCAT2-KI细胞出现显著的H3K27me3上升和H3K9me3下降，且4q31位点获得超甲基化特征。ChIP-qPCR进一步揭示TransPCAT2启动子区富集H3K27me3，而H3K9me3在卫星DNA（Sat2）和基因启动子区显著减少，表明异染色质动态重塑。

多重表观沉默机制

药物干预实验发现，组蛋白去甲基化酶LSD1在TransPCAT2位点的募集减少，且福司柯林（Forskolin）或多柔比星（Doxorubicin）均无法有效重启转基因转录。甲基化测序显示4q31位点CpG岛超甲基化程度较野生型高4倍，形成"表观屏障"阻止CENP-A再沉积。

讨论

研究提出"细胞自我保护"模型：天然8q24位点因lncRNA簇、R环和非B型DNA结构形成开放性染色质环境，可持续招募CENP-A；而转基因位点缺乏调控元件，导致表观沉默机制（如PRC2介导的H3K27me3和DNMTs介导的DNA甲基化）被激活。这种机制可能阻止有害的新着丝粒形成，解释癌症中特定非整倍性的选择模式。

方法学亮点

研究整合长读长测序（PacBio）、单细胞免疫荧光-DNA FISH和表观组学（ChIP-seq/BS-seq），首次实现异位着丝粒动态追踪。实验设计包含时间序列分析（2年追踪）和药物扰动（表观修饰剂），为lncRNA介导的染色体稳定性调控提供多维证据。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献结论，专业术语如CENP-C、HJURP、R-loop等均保留原始表述）