清华大学刘念团队最新Mol Cell

Long interspersed element-1 (LINE-1或L1)占人类基因组的17%，不断产生遗传变异，并在某些情况下引起疾病。然而，L1的调控和功能仍然知之甚少。

2024年4月10日，清华大学刘念团队在Molecular Cell在线发表题为“SAFB restricts contact domain boundaries associated with L1 chimeric transcription”的研究论文，该研究发现L1可以富集RNA聚合酶II (RNA Pol II)，表达L1嵌合转录物，并在人类细胞中创建接触结构域边界。

L1的这种影响受到核基质蛋白支架附着因子B (SAFB)的限制，SAFB通过结合L1转录物来抑制RNA Pol II的富集，从而识别转录活性的L1。RNA Pol II转录的急性抑制消除了与L1嵌合转录物相关的结构域边界，表明转录依赖机制。删除L1会损害结构域边界的形成，而进化过程中L1的插入会引入特定物种的结构域边界。该研究表明，L1可以产生RNA Pol II富集区域，改变基因组组织，SAFB调节L1和RNA Pol II活性以保持基因调控。

Long interspersed element-1 (LINE-1或L1)已伴随哺乳动物超过1.5亿年(Ma)， L1占人类基因组的17%，约有50万份拷贝。大多数L1由于突变和截断而失去了转座活性，但至少有100个L1仍然可以被动员，还有更多的L1可以被转录L1的转录以位点特异性的方式在不同的细胞类型和发育阶段发生变化，L1的转录活性在哺乳动物衰老、胚胎发生、神经发生和肿瘤发育过程中特别高。先前的研究表明，L1可以通过提供替代起始、剪接和终止位点来破坏宿主基因表达并转录含有L1的嵌合RNA。然而，L1在高阶基因组结构和远程基因调控中的作用仍然不清楚。

真核生物基因组折叠成三维(3D)基因组结构，其特征可以通过全基因组染色体构象捕获(Hi-C)研究揭示，包括室和结构域。区室，最初被定义为多碱基活性(A区室)和非活性(B区室)染色质区域，最近在更精细的尺度上被检测到，是由于生物化学相似的染色质区域的自亲和力而形成的。接触域或拓扑关联域(TADs)是Hi-C地图上的兆基/亚兆基正方形，它们内部显示出丰富的相互作用。

接触结构域被边界分隔，这些边界通常与ccctc结合因子(CTCF)结合位点和管家基因的转录起始位点(TSSs)共定位。然而，转录在边界形成中的确切功能和调控尚不清楚。此外，细胞核含有许多RNA和RNA结合蛋白，它们与染色质相互作用。先前的研究表明，这些RNA及其结合蛋白有助于凝析物的形成、核区隔化和基因组结构。然而，它们在三维基因组组织中的复杂作用仍未完全了解。

机理模式图（图源自Molecular Cell）

该研究发现L1可以富集RNA聚合酶II (RNA Pol II)，转录L1嵌合RNA，并创建接触结构域边界。这一过程受到核基质蛋白支架附着因子B (SAFB)的限制，SAFB识别L1 RNA，在L1聚集，并减少RNA Pol II的富集。此外，持续的L1插入到基因组中进化引入了新的结构域边界，而L1相关结构域边界的强度在不同的细胞类型和发育状态下是不同的，这与L1处RNA Pol II的富集水平有关。总的来说，该研究结果证明了L1插入在创建区域边界中的作用，而SAFB积极地抵消了这一过程，以保持染色质结构和基因调控。

https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(24)00231