复旦施扬、蓝斐教授Cell子刊发表新研究成果

　　

生物通报道：Nono是旁斑（para-speckle）的一个组成部分，它储存和加工RNA。小鼠胚胎干细胞（mESCs）缺乏旁斑，从而使得Nono在mESCs中所发挥的作用尚不明确。近期，来自复旦大学、波士顿儿童医院和哈佛大学医学院的研究人员发现，Nono的功能是作为一个染色质调节因子与Erk合作，调控着mESC的多能性。相关研究结果发表在10月18日的《Cell Reports》杂志。复旦大学分时教授、哈佛大学终身教授、“****”讲座教授施扬和复旦大学生物医学研究院PI蓝斐教授，是这项研究的共同通讯作者。

施扬教授长期从事生物化学以及分子生物学等方面的研究，并在表观遗传学研究中取得突破性成就，在国际上率先发现了首个组蛋白去甲基酶并开创表观遗传去甲基化领域，做为第一作者和通讯作者已发表过11篇Nature和Cell论文。相关研究成果点击：施扬教授Nature子刊发表新研究成果；施扬教授新成果：可世代延续的长寿；施扬教授Cell子刊发布表观遗传新成果。

在传统血清/ LIF条件下培养的小鼠胚胎干细胞（mESCs）是原始态（naive）但却是“亚稳态的”，这种现象的特点是多能性因子的异质性表达，如Nanog、Klf4和Tbx3。这种异质性反映了单个mESCs的不同分化潜能。那些表达低水平转录因子的细胞，被认为更容易分化，而这些因子高水平表达的的细胞，则有着更强大的自我更新能力。然而，当用Mek/Erk和Gsk3β信号通路的抑制剂培养mESCs时，这种异质性降低，从而导致mESCs具有更均匀和更高表达水平的转录因子，如Nanog和Klf4、从而在体内类似于“基态”状态。尽管大量的mESCs表观遗传基因组和基因表达分析是在不同培养条件下进行的，但是ERK信号通路调节干细胞多能性的机制，仍然不完全理解。

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最近有研究表明，在传统血清/ LIF培养条件下，MEK下游的一个重要激酶Erk，与mESCs中一小部分的双价基因联系在一起。在这些二价区，激活的Erk（磷酸化）可介导RNA聚合酶II（RNAPIICTD）C-末端结构域（CTD）中的丝氨酸5的磷酸化，并有助于使RNAPII保持在一种平衡的状态。使用PD03的ERK抑制，可导致Erk激活的缺失，Erk从染色质上分离，以及双价靶标上的RNAPII活性改变。同时伴随有到一种更强大的自我更新状态的表型开关，类似于基态的多能性。这些结果表明，Erk结合的二价区的染色质状态和mESCs的差异多能性之间存在一种内在联系。因此，了解Erk的失活如何导致更强大的自我更新能力和降低mESCs的分化潜能，将为干细胞生物学提供重要的见解。

Nono（又名Nrb54和P54nrb）最初被确定为一个不含非POU结构域的八聚体结合蛋白。Nono可通过其螺旋-转角-螺旋（HTH）和RNA识别基序（RRM）结构域而结合DNA和RNA，并被认为可调控转录。在分化的细胞中，Nono连同Pspc1、Psf和一个脚手架的非编码RNA、Neat1，形成核旁斑结构，已知可调节RNA加工、超级编辑的mRNA的核保留以及病毒感染和DNA损伤诱导的应激反应。然而，在人类胚胎干细胞（hESCs）和mESCs中是不存在旁斑结构的，可能是由于缺乏足够的Neat1（长的同等型）表达，从而表明Nono可能在未分化的ESCs中发挥独立于旁斑的作用。

在这项研究中，研究人员报道称，Nono作为一个Erk辅助因子来调节MESC的自我更新和分化。具体来说，该研究表明，Nono与Erk相互作用，并与Erk共定位到一小部分发育相关的双价基因。Nono的缺失可导致受损的Erk活化，和Nono/Erk结合的双价基因上的RNA聚合酶II C-末端结构域丝氨酸5磷酸化（RNAPIIS5P），并在维甲酸（RA）诱导的分化过程中损坏这些基因的激活。Erk的失活可将Nono从染色质上驱逐下来。Nono无效的细胞表现得类似于在2I条件下或用PD03培养的mESCs，例如，它们表现出多能性相关因子的表达增加，有更强的自我更新能力，对分化更有耐受性。分子分析也发现，Nono敲除（KO）和2i基态或PD03处理的mESCs之间，有着显著的表观基因组和转录组相似性。总之，这些研究结果表明，Nono是双价结构域和mESC多能性的一个关键调节因子，从而为平衡自我更新和分化的分子机制，提供了深刻的见解。

（生物通：王英）

注：施扬教授,博士生导师，复旦大学分时教授和哈佛大学终生教授。1982年毕业于上海医科大学药学系，1987年于纽约大学分子生物学专业获得博士学位。1991年受聘在哈佛大学医学院，于2004年聘为哈佛终生教授，并从2009年开始受聘为波士顿儿童医院医学系Merton Bernfield新生儿科学讲席教授。于2005年受聘复旦大学****讲座教授，上海生物医学研究院分时教授并担任本表观研究中心总负责人。2012年入选为“****”讲座教授 (B 类)。施扬教授长期从事生物化学以及分子生物学等方面的研究，并在表观遗传学研究中取得突破性成就，在国际上率先发现了首个组蛋白去甲基酶并开创表观遗传去甲基化领域，做为第一作者和通讯作者已发表过11篇Nature和Cell论文。

蓝斐教授，博士生导师。1999年于上海复旦大学生物化学系获学士学位, 2002年获得复旦大学分子肿瘤学硕士学位，2008年获得美国哈佛大学细胞发育博士学位。博士期间在表观遗传甲基化可逆调控方向做出大量突出贡献，多篇论文发表在顶级期刊上，毕业时获得哈佛医学院院长提名嘉奖。博士毕业后，作为首位创始员工，受邀加入全球首批表观遗传制药公司（美）Constellation Pharmaceuticals，主要目标定位于将表观遗传学的科研成果转化成为有药用价值的产品，特别是在肿瘤和免疫疾病方面。在该公司，作为核心技术员工，参与大量公司组建工作并主导了多个药物研发项目，对表观遗传靶向性治疗的进展和前景有着极强的把握力。2012年11月辞去美国的职位，全职受聘于复旦大学，入选中组部第四批“青年****”（2012年11月），并同月荣获上海高校特聘教授（“东方学者”2012）称号。

生物通推荐原文摘要：
Nono, a Bivalent Domain Factor, Regulates Erk Signaling and Mouse Embryonic Stem Cell Pluripotency
Summary: Nono is a component of the para-speckle, which stores and processes RNA. Mouse embryonic stem cells (mESCs) lack para-speckles, leaving the function of Nono in mESCs unclear. Here, we find that Nono functions as a chromatin regulator cooperating with Erk to regulate mESC pluripotency. We report that Nono loss results in robust self-renewing mESCs with epigenomic and transcriptomic features resembling the 2i (GSK and Erk inhibitors)-induced “ground state.” Erk interacts with and is required for Nono localization to a subset of bivalent genes that have high levels of poised RNA polymerase. Nono loss compromises Erk activation and RNA polymerase poising at its target bivalent genes in undifferentiated mESCs, thus disrupting target gene activation and differentiation. These findings argue that Nono collaborates with Erk signaling to regulate the integrity of bivalent domains and mESC pluripotency.