Cell Res:陳玲玲等揭示一條lncRNA調控MYC轉錄的新機制

3月25日，國際學術期刊《細胞研究》（Cell Research）在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組的最新研究論文Human colorectal cancer-specific CCAT1-L lncRNA regulates long-range chromatin interactions at the MYC locus 。研究發現並揭示了一條結腸癌特異表達的長非編碼RNA（CCAT1-L）通過參與染色質高級結構維持實現對MYC基因轉錄調控的分子機制。

該研究通過對結腸癌病人臨床樣品的全基因組測序，在「基因沙漠」區域（gene desert）——8q24區域、MYC基因上遊約500 Kb處發現了一條豐度很高，且在結腸癌中特異表達的lncRNA，命名為CCAT1-L。研究發現CCAT1-L長度為5，200nt，含有polyA尾巴，定位在細胞核中其轉錄位點附近。敲除CCAT1-L可持續下調MYC基因的轉錄，而通過質粒過表達CCAT1-L並不能上調MYC的表達。

實驗室已有研究（Yin et al.， Molecular Cell， 2012； Zhang et al.， Molecular Cell， 2013）證實質粒過表達的lncRNAs不能完全模擬其內源分子的定位和功能。為解決這一lncRNA研究中的難題，並深入探索CCAT1-L的功能，該研究利用基因組編輯技術——TALEN，在lncRANA的轉錄起始區域原位插入外源的啟動子，實現了lncRNA的順式過表達（in-cis activation）。順式過表達的CCAT1-L不僅具備其內源分子的特性，並且使得MYC基因表達上調，並明顯促進了腫瘤生長。這表明CCAT1-L可以調控其下遊相距500 Kb的MYC基因的表達，並且在腫瘤發生中發揮作用。

進一步的研究發現CCAT1-L轉錄於一個結腸癌特異的超級增強子（super-enhancer），同時該超級增加子區域與MYC基因區域形成在空間上近距離的chromatin loop結構；該loop結構在敲除CCAT1-L後顯著減弱。隨後的實驗發現CCAT1-L可特異結合染色質結構維持蛋白CTCF，而敲除CCAT1-L減弱了CTCF在該超級增強子和MYC區域的結合。這表明CCAT1-L與CTCF相互作用，起到維持該區域染色質高級結構並調控MYC基因表達的功能。

該研究首次揭示了結腸癌特異的超級增強子來源的一條新lncRNA調控MYC轉錄的新機制，為人們進一步全面了解8q24區域在MYC基因表達調控中的作用以及結腸癌的發生提供了新思路；同時，研究中所使用的順式過表達lncRNA的方法為深入研究不同lncRNAs的功能和機制提供了新手段。

該課題主要由上海生科院生化細胞所博士研究生向劍鋒在其導師陳玲玲研究員的指導下完成。同時該課題還得到了計算生物學研究所研究員楊力以及第二軍醫大學副教授葛軍輝、盧旭華的大力支持。該課題得到了基金委、國家科技部和中科院等機構的經費支持。 （生物谷Bioon.com）

生物谷推薦的英文摘要：

Cell Research    doi：10.1038/cr.2014.35

Human colorectal cancer-specific CCAT1-L lncRNA regulates long-range chromatin interactions at the MYC locus

Jian-Feng Xiang1， Qing-Fei Yin1， Tian Chen1， Yang Zhang1， Xiao-Ou Zhang2， Zheng Wu1， Shaofeng Zhang1， Hai-Bin Wang3， Junhui Ge3， Xuhua Lu3， Li Yang2 and Ling-Ling Chen1

The human 8q24 gene desert contains multiple enhancers that form tissue-specific long-range chromatin loops with the MYC oncogene， but how chromatin looping at the MYC locus is regulated remains poorly understood. Here we demonstrate that a long noncoding RNA (lncRNA)， CCAT1-L， is transcribed specifically in human colorectal cancers from a locus 515 kb upstream of MYC. This lncRNA plays a role in MYC transcriptional regulation and promotes long-range chromatin looping. Importantly， the CCAT1-L locus is located within a strong super-enhancer and is spatially close to MYC. Knockdown of CCAT1-L reduced long-range interactions between the MYC promoter and its enhancers. In addition， CCAT1-L interacts with CTCF and modulates chromatin conformation at these loop regions. These results reveal an important role of a previously unannotated lncRNA in gene regulation at the MYC locus.