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近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部和第一附屬醫(yī)院馮雪竹研究員和光壽紅教授課題組在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,PNAS)上發(fā)表了題為“A chromodomain protein mediates heterochromatin-directed piRNA expression”的文章。該研究以模式生物秀麗隱桿線蟲為模型，發(fā)現(xiàn)了在基因組上，異染色質(zhì)化修飾能夠促進(jìn)piRNA的轉(zhuǎn)錄生成，并且發(fā)現(xiàn)了一個(gè)全新的包含Chromo結(jié)構(gòu)域的蛋白--USTC復(fù)合物結(jié)合依賴蛋白（UAD-2）參與調(diào)控異染色質(zhì)化區(qū)域的基因轉(zhuǎn)錄。

piRNA是一類在動(dòng)物中保守的非編碼小RNA，在轉(zhuǎn)座子沉默、生殖發(fā)育、基因表達(dá)調(diào)控和性別決定等過程中發(fā)揮重要作用。在人類和線蟲細(xì)胞中，piRNA生成通路中的關(guān)鍵因子Piwi蛋白功能缺失會(huì)造成精子發(fā)生過程異常，從而導(dǎo)致雄性不育。光壽紅課題組與合作者英國(guó)劍橋大學(xué)Eric Miska教授首先在《Genes & Development》（2019）上發(fā)現(xiàn)了USTC復(fù)合物并揭示了它在piRNA轉(zhuǎn)錄中的功能，之后馮雪竹與光壽紅課題組與合作者中科大許超教授在《Cell Reports》（2019）上發(fā)先了piRNA生成以及染色體分離（PICS）復(fù)合物。

然而，piRNA的轉(zhuǎn)錄生成加工等過程仍然有許多重要的、未解決的問題，piRNA轉(zhuǎn)錄機(jī)器在高度異染色質(zhì)化區(qū)域起始piRNA轉(zhuǎn)錄延伸的分子機(jī)制還不清楚。馮雪竹和光壽紅課題組通過傳統(tǒng)遺傳學(xué)手段克隆了一個(gè)參與piRNA生成的基因uad-2，并通過分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等多種手段揭示了UAD-2蛋白通過調(diào)控USTC復(fù)合物與piRNA的轉(zhuǎn)錄起始過程來參與piRNA的生成。UAD-2蛋白具有Chromo結(jié)構(gòu)域，課題組通過體外實(shí)驗(yàn)證明了該蛋白的Chromo結(jié)構(gòu)域具有結(jié)合H3K27me3的活性。同時(shí)還揭示了參與H3K27me3修飾生成的PRC2復(fù)合物和染色質(zhì)重塑因子ISW-1、MRG-1蛋白等對(duì)piRNA的生成也十分重要，為進(jìn)一步研究異染色質(zhì)區(qū)域的piRNA轉(zhuǎn)錄提供了新思路。

本文的第一作者為博士研究生黃新亞和碩士研究生程鵬。馮雪竹研究員，光壽紅教授，朱成明副研究員和陳向陽副研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家創(chuàng)新人才項(xiàng)目、科技部、基金委、中科院和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的大力支持。

文章鏈接：https://www.pnas.org/content/118/27/e2103723118

（生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部、科研部）