上海
迄今为止，约一半复发性流产（recurrent miscarriage，RM）的病因未知。女性滋养细胞功能障碍是导致流产发生的重要原因。然而，滋养细胞中dsDNA断裂（DSB）的同源重组修复（HR）是否会引发流产尚不清楚。在滋养细胞中，BRCA1（HR修复的关键蛋白）的表达水平、BRCA1在DSB灶的募集及其表观遗传调控机制仍需进一步探索。此外，lncRNAs是否可能调控BRCA1的表达水平及其在女性滋养细胞DSB灶中的募集也完全未知。
近日，中山大学附属第八医院的张慧东课题组在Advanced Science杂志发表了文章Defective Homologous Recombination Repair by Up-regulating Lnc-HZ10/AhR Loop in Human Trophoblast Cells Induced Miscarriage，报道了一种新的lnc-HZ10，其可以抑制女性滋养细胞DSB的HR修复进而引发流产。
研究人员首先对不明病因复发性流产（RM）组和与其匹配的健康对照（HC）组的绒毛组织样本进行了转录组测序，发现BRCA1在RM组中的表达明显较低。进一步收集RM和HC绒毛组织样本，证实BRCA1以及另一种重要的HR修复蛋白RAD51表达下降，γ-H2AX表达（DSB水平）上升。滋养层细胞中BRCA1过表达促进HR修复，而BRCA1敲低抑制HR修复。在RM和HC绒毛组织的测序数据中，一种新lnc-HZ10显著高表达。RM组中lnc-HZ10与BRCA1蛋白表达呈负相关，而与γ-H2AX表达呈正相关。在Swan 71细胞中过表达lnc-HZ10，并进行转录组测序，发现HR修复明显改变。滋养层细胞中lnc-HZ10过表达抑制HR修复，增加DSB水平；而lnc-HZ10敲除则产生相反的结果。随后，研究人员发现，lnc-HZ10通过抑制CUL4B介导的泛素化降解而上调AhR水平，AhR通过抑制BRCA1 mRNA转录而抑制HR修复。
之后，研究人员在Swan 71和HTR-8/SVneo细胞中，对BRCA1和γ-H2AX相互作用进行了检测。结果显示，lnc-HZ10过表达减少，而lnc-HZ10敲低增加，BRCA1下拉的γ-H2AX蛋白水平。同样，使用少量且等量的γ-H2AX下拉BRCA1也显示，lnc-HZ10过表达削弱了它们之间的蛋白质相互作用；而lnc-HZ10敲低则增强了BRCA1和γ-H2AX相互作用。进一步显示，γ-H2AX只能拉下lnc-HZ10第一段（lnc-HZ10-S1, 1-447 nt），lnc-HZ10-ΔS1过表达或RnaseA处理对BRCA1和γ-H2AX蛋白相互作用影响不大。Lnc-HZ10-S1能降低滋养层细胞BRCA1的核丰度，抑制了γ-H2AX对BRCA1的募集，从而抑制了滋养层细胞的HR修复。因此，lnc-HZ10-S1在抑制BRCA1和γ-H2AX相互作用中起到了最主要的作用。
进一步发现，在滋养层细胞中，AhR是lnc-HZ10的转录因子，促进lnc-HZ10在滋养细胞中的转录，而lnc-HZ10通过抑制CUL4B介导的泛素化降解来增加AhR的表达。因此，lnc-HZ10和AhR在滋养层细胞中形成了一个正反馈循环。这个lnc-HZ10/AhR循环通过抑制BRCA1的转录而降低了BRCA1的核含量，并通过与γ-H2AX相互作用抑制BRCA1向DSB灶的募集，从而抑制了滋养层细胞的HR修复。Lnc-HZ10/AhR循环在RM绒毛膜组织中亦高表达。
最后，研究人员探讨了在RM绒毛膜组织中lnc-HZ10和AhR水平上调和HR修复被抑制的可能原因。发现BPDE（BaP代谢物）暴露触发并上调了滋养层细胞的AhR/lnc-HZ10正反馈循环。在暴露于BPDE的滋养层细胞中，上调的AhR抑制了BRCA1的转录，上调的lnc-HZ10也通过直接与γ-H2AX相互作用而削弱了BRCA1与γ-H2AX之间的蛋白相互作用，两者都抑制了暴露于BPDE的滋养细胞的HR修复。为了直接评估BaP暴露导致胎盘组织功能障碍而引发流产的因果关系，研究人员构建了一种BaP暴露诱导流产的小鼠模型。结果显示，BaP暴露激活Ahr表达，抑制Brca1转录，从而降低Brca1的表达水平和募集，从而抑制了BaP暴露的小鼠胎盘组织中的HR修复。在BaP暴露小鼠流产模型中，敲低Ahr可恢复HR修复，减轻流产。
总之，本研究描述了一种新lnc-HZ10，它可以抑制女性滋养层细胞DSB的HR修复。Lnc-HZ10可以与AhR形成正反馈循环。AhR抑制BRCA1转录；Lnc-HZ10与γ-H2AX相互作用，并削弱了γ-H2AX与BRCA1的相互作用。在正常滋养细胞中，AhR/lnc-HZ10正反馈循环被抑制，HR修复被激活，因而妊娠正常进行。然而，BPDE暴露可能会触发细胞中的AhR/lnc-HZ10正反馈，抑制HR修复，导致流产。暴露于BPDE的滋养细胞和RM组织中显示了相似的调控机制。在BaP暴露小鼠流产模型中，敲低小鼠Ahr可有效恢复胎盘组织HR修复，减轻流产。基于以上研究结果，AhR/lnc-HZ10/BRCA1轴可能作为治疗不明原因流产的新靶点。
博士研究生陈维娜为该论文的唯一第一作者，张慧东教授为该论文的唯一通讯作者。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207435
制版人：十一
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