揭示SNAI1增强子RNA通过BRD4介导的染色质重塑驱动TGF-β信号通路促进癌症细胞可塑性的新机制

《Nature Communications》：Identification of a SNAI1 enhancer RNA that drives cancer cell plasticity

编辑推荐：本研究针对乳腺癌中TGF-β/SMAD信号通路调控机制不明的关键问题，通过CRISPRa筛选发现SNAI1e（SCREEM2）增强子RNA能通过结合BRD4增强局部增强子活性，促进SNAI1转录并抑制SMAD7介导的TβRI降解，从而强化EMT和肿瘤转移。该研究发表于《Nature Communications》，为靶向eRNA-TGF-β轴治疗肿瘤转移提供了新思路。

　　

在癌症研究领域，上皮间质转化（EMT）一直被视为肿瘤转移的关键环节，而转化生长因子-β（TGF-β）信号通路则是驱动EMT的核心分子开关。然而，这个复杂调控网络中仍存在诸多未解之谜——特别是非编码RNA如何精细调控TGF-β信号传导的问题亟待阐明。更令人困惑的是，虽然已知转录因子SNAI1能促进EMT过程，但其表达调控的上游机制及与TGF-β信号通路的正反馈关系尚不完全清楚。这些知识空白严重限制了针对肿瘤转移的精准治疗策略开发。

来自中国的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，通过多学科交叉方法系统揭示了SNAI1增强子RNA（SNAI1e）驱动癌症细胞可塑性的分子机制。研究人员采用CRISPR激活（CRISPRa）筛选、表观遗传学分析和功能验证实验，发现SNAI1e通过独特的"eRNA-BRD4-SNAI1-SMAD7"调控轴，形成正向反馈环路强化TGF-β信号传导，为理解肿瘤转移提供了新的理论框架。

关键技术方法包括：在三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231中进行全基因组CRISPRa筛选鉴定TGF-β调控的关键lncRNA；通过4C-seq技术解析SNAI1e与SNAI1基因座的染色质空间互作；运用CRISPR-Display系统实现eRNA的精准定位表达；结合ChIP-qPCR和RNA免疫共沉淀（RIP）阐明BRD4依赖的染色质重塑机制；采用斑马鱼异种移植模型验证体内转移表型。研究还整合TCGA数据库分析临床相关性，并通过药物敏感性实验评估治疗潜力。

"TGF-β诱导的SNAI1e是TGF-β信号传导的增强子"部分显示，研究人员通过CRISPRa筛选从107个TGF-β诱导的lncRNA中鉴定出SNAI1e（原称SCREEM2）为最强信号放大器。5'/3'RACE确定其为一4055nt的单外显子转录本，具有典型eRNA特征：TGF-β/SMAD3直接激活其启动子，且主要定位于细胞核。有趣的是，SNAI1e表达在乳腺癌组织中显著上调，特别是在三阴性乳腺癌细胞系中。

"SNAI1e促进TGF-β诱导的EMT和癌细胞迁移"章节揭示，功能实验证实SNAI1e可增强TGF-β诱导的上皮标志物（如E-cadherin）下调和间质标志物（N-cadherin、Vimentin）上调。更引人注目的是，SNAI1e过表达促进乳腺癌细胞在斑马鱼模型中的外渗转移，并增强肿瘤干细胞特性（CD44⁺CD24^-群体增加）和化疗耐药性（对阿霉素和紫杉醇抵抗）。

"SNAI1e抑制TβRI多聚泛素化和降解"部分阐明机制层面发现，SNAI1e通过维持TβRI蛋白稳定性增强信号输出。RNA-seq和GSEA分析显示SNAI1e特异性激活TGF-β响应基因签名。深入机制研究表明，SNAI1e过表达减少TβRI泛素化，而蛋白酶体抑制剂MG132能逆转SNAI1e缺失导致的TβRI降解。激酶抑制剂SB431542可阻断SNAI1e诱导的EMT表型。

"SNAI1e选择性诱导SNAI1表达"章节揭示核心调控轴，Tet-On系统证明SNAI1表达水平与TGF-β信号强度呈剂量依赖。关键发现是SNAI1能与SMAD7在核内相互作用，阻止其介导的TβRI降解。PLA和细胞分级实验证实SNAI1将SMAD7"锚定"在核内，形成"eRNA→SNAI1→SMAD7→TβRI稳定性"的正反馈环路。

"SNAI1e作为eRNA促进SNAI1转录"部分通过4C-seq发现TGF-β增强SNAI1e与SNAI1基因座的染色质互作。ChIP-qPCR显示SNAI1e基因体具有活性增强子标记（H3K27ac和H3K4me1富集）。CRISPR-Display技术突破性证明，仅当SNAI1e在顺式位置表达时才能激活SNAI1转录，这是eRNA作用的直接证据。

"SNAI1e直接结合BRD4"和"BRD4是SNAI1e诱导SNAI1表达和EMT所必需的"两部分阐明最终机制环节。RNA-pulldown和体外结合实验证实SNAI1e通过其5'端区域直接结合BRD4的双溴结构域（BD1/2）。重要的是，BRD4抑制剂JQ1能阻断SNAI1e诱导的染色质重塑、SNAI1转录激活和转移表型。

这项研究的重要意义在于首次完整揭示"eRNA-转录因子-信号通路"三位一体的调控模式：SNAI1e通过结合BRD4增强局部增强子活性→促进SNAI1转录→SNAI1蛋白核滞留SMAD7→稳定TβRI→放大TGF-β信号→进一步诱导SNAI1e表达，形成自我放大的正反馈循环。这一发现不仅解释了肿瘤转移中TGF-β信号持续活化的分子基础，更提出了靶向eRNA（如SNAI1e）或BRD4-SNAI1e互作界面来阻断该循环的治疗新策略。特别值得注意的是，相比直接抑制BRD4可能引起的广泛副作用，特异性干扰SNAI1e-BRD4相互作用可能成为更具选择性的抗转移治疗途径。研究建立的CRISPR-Display技术体系也为非编码RNA功能研究提供了范式转换的方法学创新。