Cell 解密：增强子RNA如何调控转录

导语

增强子元件作为非编码区的一段 DNA 序列，通过与特定转录因子结合强化基因转录，远距离增强目的蛋白基因的表达。宾夕法尼亚大学的科学家们在《 Cell 》上的研究揭示了神秘的非编码 RNA --增强子 RNA 与 CBP （转录辅激活因子）结合调控组蛋白的乙酰化，控制基因的表达和蛋白质的生物合成。

在细胞中，DNA 被转录成为 RNA，被用于蛋白质的生物合成。大多数基因组被转录成 RNA ，但实际上只有一小部分 RNA 来自基因组的蛋白质编码区。非编码区不能够转录信使 RNA，但是它能够调控遗传信息的表达，非编码区虽然不能编码蛋白质但对于遗传信息表达是不可缺少的。

为什么非编码区域不会被转录？他们的功能是怎样实现的？带着这个问题，宾夕法尼亚大学表观遗传学研究所的 Shelley Berger 和她实验室的博士后 Daniel Bose ，着手研究增强子的基因表达调控。增强子远距离提高编码蛋白质基因表达的速率，所以细胞可以合成更多所需的蛋白质分子。被称为增强子 RNA （ eRNA ）的神秘非编码 RNA 从增强子序列开始转录。尽管这些对于促进基因表达是重要的，但是它们如何实现这一功能是完全未知的。

他们的研究揭示了这些难以捉摸的 eRNAs： CBP，激活增强子转录的酶，可以直接绑定到 eRNAs 上。CBP 通过调节乙酰化来控制生物体内的基因表达模式，降低组蛋白与 DNA 的亲和性，使染色质松解，以促进转录。这一成果于 1 月 12 日发表在《 Cell 》上。

Bose 说：“我们体内的细胞共享相同的基因和 DNA 序列，不同之处仅在于这些基因表达模式不同。增强子和 eRNA 是这个过程的关键，令人兴奋的是，我们的工作发现 eRNAs 产生这些不同模式基因表达的新方法。我们思考 eRNA 是否直接参与 CBP 的工作，最终我们发现他们确实如此。”

通过生化测定，他们表明 CBP 绑定到 RNA 区域也可以调节 CBP 与化学标记结合的能力。通过结合到该区域，eRNA 可以直接促进 CBP 的乙酰化活性。

“在肿瘤生物学的研究中，科学家们对增强子和 eRNA 表现出浓厚的兴趣，因为缺陷型增强子可以引起过多或过少的蛋白质生物合成，或者可以调控编码区的关闭或开启，或者可以使蛋白质合成的时间紊乱，“Berger 说。了解更多关于增强子和 eRNA 的功能将有助于肿瘤学家的研究，因为最近的人类肿瘤 DNA 测序显示与癌症和其他相关疾病的许多突变都发生在基因组的增强子区域 ，而非蛋白质编码区域。

“从根本上说，这是重要的科学，因为我们显示增强子 RNA 在全基因组中具有指导蛋白质合成的关键作用，”Berger 说。 “我们在全基因组中确定，增强子 RNA 是与 CBP 结合的最常见的 RNA 类型，通过进行这种相互作用，eRNA 在调节 CBP 活性和基因表达中发挥关键作用。”

参考文献：RNA Binding to CBPStimulates Histone Acetylation and Transcription. Cell, 2017.

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