Cell：不翻譯蛋白質的RNA還有啥用——調控基因表達

在細胞中，DNA轉錄而成的RNA是細胞生產蛋白質的模板。大多數基因組都能轉錄成RNA，但只有一小部分RNA來自基因組的蛋白質編碼區。為什麼非編碼區域也被轉錄？它們究竟有何功能？來自賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院Shelley Berger教授領導的研究小組探索了這一問題。

Berger和她的博士後Daniel Bose致力於研究增強子對基因表達的調控作用。增強子是基因組的非編碼區域，它雖然離蛋白質編碼區域較遠，但可以增強同它連鎖的蛋白質編碼基因的表達效率。因而細胞能夠在短時間內生產出更多所需的蛋白質分子。稱為增強子RNA（eRNAs）的一組非編碼RNA從增強子序列轉錄。儘管它們對於促進基因表達至關重要，但其中的具體機制尚未明確。

CBP可直接與RNA結合

研究小組為揭示這些eRNAs的功能機制提供了新線索，他們發現CBP（CREB結合蛋白）可以直接與eRNAs結合。CBP是一種重要的轉錄輔激活因子，具有高度保守的序列，能夠與300多種轉錄因子相結合，被認為是哺乳動物基因轉錄調控中的關鍵位點。CBP在轉錄活化過程中主要起乙醯轉移酶、橋樑以及支架作用。eRNAs與CBP結合，通過調節乙醯化來控制生物體中的基因表達模式，DNA乙醯化可以使細胞核內緻密的染色質變得鬆散從而促進轉錄。這一研究成果發表於近日的Cell雜誌上。

「我們體內的細胞共享相同的基因和DNA序列，不同之處僅在於這些基因如何表達，」Bose說，「增強子和eRNA是這一過程的關鍵，我們的工作展示了eRNAs產生這些不同基因表達模式的新途徑。我們猜想eRNA是否能直接與CBP相互作用，這一猜想最終得到證實。」

圖片來源：參考文獻

RNA與CBP的HAT結構域結合刺激乙醯化活性

使用生化測定，研究人員發現CBP與RNA結合的區域在CBP的組蛋白乙醯轉移酶（HAT）結構域內，這一區域是CBP/P300的特有序列。通過結合到該區域，eRNA可以直接刺激CBP的乙醯化活性。

「癌症生物學領域中對增強子和eRNA的興趣越來越強，因為缺陷型增強子可以引起太多或太少的蛋白質產生，或者可以導致編碼區被關閉或開啟，或者可以使蛋白質生產時機紊亂。」 Berger說。了解更多關於增強子和eRNA的功能將對腫瘤學家產生幫助，因為最近的人類腫瘤DNA測序顯示與癌症和其他疾病相關的許多突變發生在基因組的增強子區域——而不是蛋白質編碼區域。

「從根本上說，這一研究十分重要，因為我們發現增強子RNA在整個基因組和指導蛋白質生產的過程中扮演著重要角色，」Berger說，「我們在整個基因組中確定，增強子RNA是與CBP結合的最常見的RNA類型，通過進行這種相互作用，eRNA在調節CBP活性和基因表達中發揮關鍵作用。」

參考資料：

RNA Binding to CBP Stimulates Histone Acetylation and Transcription

Mysterious non-protein-coding RNAs play important roles in gene expression

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