Science | MAYEX：首个在爬行动物中鉴定的可调节X染色体剂量补偿的lncRNA

撰文 | Qi

在胎盘哺乳动物、有袋动物和果蝇等具有XX/XY性染色体的物种中，雌性携带两个X染色体拷贝，而雄性只拥有一个X染色体拷贝。1967年，Susumu Ohno提出女性的一条X染色体可以被沉默以实现两性之间的剂量补偿。后来，雌性胎盘哺乳动物确实被证实存在由lncRNA XIST介导的一条X染色体的随机失活【1-3】，在有袋动物中，lncRNA RSX以顺式作用触发X失活信号通路【4】，果蝇的剂量补偿工作仍由lncRNA执行，roX2通过与雄性特异性致死 (MSL) 复合物结合，使组蛋白4在赖氨酸16 (H4K16ac) 处高度乙酰化，以增加雄性X染色体的转录输出【5】。

拥有至少1.5亿年悠久历史的绿安乐蜥 （Anolis carolinensis） 的性别决定方式同样是XX/XY，且基因在两性间呈现平衡的表达水平，已知这种平衡是通过增加H4K16乙酰化标记的水平来上调雄性X基因的表达来实现的【6, 7】，但该过程是否有lncRNA参与仍然未知。

近日，来自墨西哥国立自治大学的Diego Cortez团队在Science杂志上发表了一篇题为MAYEX is an old long noncoding RNA recruited for X chromosome dosage compensation in a reptile的文章，他们在此报道了首个在爬行动物雄性中发现的参与性染色体表达剂量补偿的lncRNA MAYEX。

为了确定调节绿安乐蜥中X染色体表达水平的物质，他们将X染色体划分为数千个50 bp片段在雌雄样本间进行差异表达分析，在X染色体上发现两个相邻位点，一个具有强烈的雄性表达偏倚，一个具有强烈的雌性表达偏倚，由于在GenBank蛋白质数据库中未检索到显著匹配，这些基因可能代表lncRNA，并将雄性特异性lncRNA命名为“MAYEX” （Malespecific long non-coding RNA AmplifYing the Expression of the X） ，几乎在雄性个体所有组织细胞中都有表达。H4K16ac表观遗传标记的ChIP-seq数据显示沿整个X染色体的雄性特异性超乙酰化，此外，他们通过pull-dwon实验发现转录激活剂JMJD2C、DNAJC2和SPT6，RNA结合蛋白白ZFC3H1，结构蛋白RANBP2、HSPA8等与MAYEX相关，提示MAYEX可能在这些蛋白的帮助下参与雄性X染色体的激活。

为深入了解X染色体的染色质结构和MAYEX的潜在调节作用，他们在雄性和雌性绿安乐蜥中进行了Hi-C实验。Hi-C数据分析显示两性的常染色体之间染色质拓扑结构几乎没有差异，但在X染色体上识别出更多的拓扑关联域 （TAD） ，且靠近X染色体末端的特定区域显示出与染色体其余部分的多种长程相互作用，雄性中的远距离接触频率高于雌性，从染色质相关RNA-seq （ChAR-seq） 获得数据显示MAYEX与雄性X染色体上多个远距离DNA区域直接接触，而X染色体上的其他lncRNA没有这种作用模式。此外，他们观察到MAYEX下游的基因间隔区富含72 bp的重复序列 （约42个拷贝，拷贝之间有85%至98%相同） ，且这种序列并不存在于基因组的其他位置。基于此，他们假设该重复序列和MAYEX可能会被某种蛋白复合物 （如上述发现与MAYEX相互作用的RANBP2、HSPA8等） 识别以建立长距离接触。

基于上述发现，他们推测若沉默MAYEX可能会下调雄性X染色体上的基因表达水平。由于无法利用绿安乐蜥建立稳定细胞系，他们使用了源自相关雄性变色蜥 （Anolis sagrei） 的肾细胞系，并利用CRISPRi降低其MAYEX表达。与对照细胞相比，CRISPRi组中X染色体表达下调，越靠近MAYEX基因座影响越显著。除了上述提到的Anolis carolinensis和Anolis sagrei，该团队还在Anolis pocatus、Anolis allisoni （99%核苷酸序列相同） 和Anolis distichus favillarum （83%核苷酸序列相同） 的雄性转录组中检测到MAYEX 的直系同源序列，强调了其进化保守性及重要性。

综上，这项工作报道了一种先前从未被表征的lncRNA：MAYEX，可调节爬行动物绿安乐蜥中X染色体的剂量补偿，以作为哺乳动物和果蝇之外的lncRNA相关功能的补充。未来可进一步改进爬行动物细胞培养技术，以研究MAYEX如何与蛋白复合物相互作用来发挥平衡性染色体表达的功能以及MAYEX如何受到调控以实现在雄性个体细胞中特异性表达。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp1932

制版人：十一

参考文献

1. R. Galupa, E. Heard,Annu. Rev. Genet. 52, 535–566 (2018).

2. T. Robert-Finestra et al.,Nat. Commun.12, 7000 (2021).

3. M. K. Samanta et al.,Nat. Commun.13, 2602 (2022).

4. J. Grant et al.,Nature487, 254–258 (2012).

5. M. E. Gelbart, E. Larschan, S. Peng, P. J. Park, M. I. Kuroda,Nat. Struct. Mol. Biol.16, 825–832 (2009).

6. J. Alföldi et al.,Nature477, 587–591 (2011).

7. R. Marin et al.,Genome Res.27, 1974–1987 (2017).

BioART战略合作伙伴

（*排名不分先后）

BioART友情合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

会议资讯

近期直播推荐