Cell子刊：lncRNA参与胚胎发育调控

在胚胎发育过程中，多能干细胞会分化形成许多不同的组织和器官。迄今为止，人们只知道这些过程受到组织特异性转录因子的调控。现在，柏林马普分子遗传学研究所的科学家们与麻省理工MIT、Broad研究所合作，发现非编码长RNA也参与了上述过程，文章发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。

　　

生物通报道：在胚胎发育过程中，多能干细胞会分化形成许多不同的组织和器官。迄今为止，人们只知道这些过程受到组织特异性转录因子的调控。现在，柏林马普分子遗传学研究所的科学家们与麻省理工MIT、Broad研究所合作，发现不编码蛋白质的RNA分子也参与了上述过程，文章发表在Cell旗下的Developmental Cell杂志上。

科学家在小鼠中下调了一个长非编码RNA（lncRNA）的基因，发现这会使小鼠的心脏和腹侧体壁（ventral body wall）发育遭到破坏并由此导致小鼠胚胎死亡。研究人员指出，组织特异性转录因子负责控制组织和器官发生，很明显lncRNA又参与了对这些转录因子的调节，所以lncRNA是胚胎发育中不可或缺的重要调控因素。

长非编码RNA是指长度超过三百个核苷酸的RNA分子，其上没有任何编码蛋白的阅读框。长非编码RNA能够与修饰组蛋白的蛋白复合体相互作用并影响其活性，从而控制基因的活化状态（可激活、激活或抑制）。例如，给负责包装DNA的组蛋白添加甲基基团。这类组蛋白表观遗传学修饰可以在细胞分裂过程中得以延续，在几个分化阶段中传播基因的活化状态。

此前，人们只知道转录因子在胚胎发育中的作用。而马普研究所Bernhard Herrmann领导的团队首次证明，lncRNA也是胚胎发育过程必不可少的调节子。他们将特异性出现在心脏和腹侧体壁祖细胞中的一种lncRNA称为Fendrr。研究显示，在小鼠中下调Fendrr后心脏和腹侧体壁会发生畸形，而这对于胚胎来说是致命的。这种畸形出现的时间在祖细胞Fendrr下调的几天后，而一般转录因子所导致的畸形会在相应基因失活后迅速出现。

研究人员指出，Fendrr-RNA表达改变与相应畸形出现之间存在时间上的延迟，这可能是由lncRNA的特殊调控机制造成的。这种lncRNA通过影响修饰组蛋白的蛋白复合体，对目的基因（包括重要的转录因子）进行表观遗传学调控。

现在，研究人员希望鉴定更多类似的lncRNA，解析这类分子控制心脏发生等哺乳动物胚胎发育过程的机制。他们指出，很可能存在许多通过表观遗传学修饰调控组织和器官发生的lncRNA，而Fendrr只是其中一员。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

The Tissue-Specific lncRNA Fendrr Is an Essential Regulator of Heart and Body Wall Development in the Mouse.

The histone-modifying complexes PRC2 and TrxG/MLL play pivotal roles in determining the activation state of genes controlling pluripotency, lineage commitment, and cell differentiation. Long noncoding RNAs (lncRNAs) can bind to either complex, and some have been shown to act as modulators of PRC2 or TrxG/MLL activity. Here we show that the lateral mesoderm-specific lncRNA Fendrr is essential for proper heart and body wall development in the mouse. Embryos lacking Fendrr displayed upregulation of several transcription factors controlling lateral plate or cardiac mesoderm differentiation, accompanied by a drastic reduction in PRC2 occupancy along with decreased H3K27 trimethylation and/or an increase in H3K4 trimethylation at their promoters. Fendrr binds to both the PRC2 and TrxG/MLL complexes, suggesting that it acts as modulator of chromatin signatures that define gene activity. Thus, we identified an lncRNA that plays an essential role in the regulatory networks controlling the fate of lateral mesoderm derivatives.