医学院陈默课题组发现非编码RNA转录终止新机制

随着技术的进步，越来越多的没有明显编码能力的转录产物被检测出来，并且被统称为普遍转录本(pervasive transcripts，PTs)。增强子RNA(enhancer RNA，eRNA)和启动子上游转录本(promoter upstream transcript，PROMPT)是其中重要的组成部分。虽然eRNA和PROMPTs与mRNA的转录起始的调控非常类似，由以RNA聚合酶II(Pol II)为中心的转录机器转录，但是普遍转录本的转录终止与mRNA非常不同。它们的3’末端的形成是由Integrator复合物介导。这一机制导致PTs的3’末端没有polyA，因此转录本非常不稳定，合成之后很快被降解。

RNA聚合酶Ⅱ相关因子1复合体(RNA polymerase II-associated factor 1 complex，PAF1C)是真核生物中一类重要的转录延伸因子。其广泛的参与了编码基因的转录调控，并在组蛋白修饰以及染色体结构维持等方面也具有重要作用。清华大学医学院陈默研究员课题组发现PAF1C在eRNA和PROMPT的3’末端加工过程中具有重要作用。该研究成果以“PAF1复合物促使PTs的3’末端加工”(The PAF1 complex promotes 3’processing of pervasive transcripts)为题发表在3月15号新一期《细胞·报道》(Cell Reports)杂志上。

陈默课题组发现PAF1C的缺失可以导致细胞内eRNA和PROMPT的积累，但是它们转录水平并没有明显的提高。随后研究人员发现eRNA和PROMPT在PAF1缺失条件下有明显的延长现象，说明PAF1C在其转录终止和3’末端加工过程中具有重要作用。为探究具体机制，研究人员通过免疫沉淀-质谱联用(IP-MS)发现PAF1C与Integrator complex间存在相互作用，而Integrator缺失复制PAF1C缺失表型。进一步的研究表明PAF1C可以将Integrator招募至染色质以完成对PTs的切割进而诱导转录的终止，且PAF1C的缺失导致转录终止将依靠切割和多腺苷酸化复合体(cleavage and polyadenylation complex，CPA complex)来完成(图1)。有意思的是，不仅仅在非编码区，在编码区，PAF1C也招募Integrator，且在启动子近端停顿(promoter-proximal pausing)的下游1kb左右促进转录终止，这对早期聚合酶延伸复合体起到了质检的作用。值得注意的是，虽然近期徐彦辉教授组和Cramer组分别解析了Integrator和paused elongation complex(PEC)的结构且证实在pause sites Integrator的招募机制，但是pervasive transcripts比pause site产生的转录本长，其中位长度大约1.6k碱基，所以PEC对于Integrator的招募并不足以解释Integrator在pervasive transcripts的招募。

图1. PAF1C通过Integrator调控pervasive transcripts转录终止

上述研究通过分子生物学，生物化学和各类转录组学手段，首次证实PAF1C招募Integrator至PTs进行3’末端形成。此外此研究创新性地定义了普遍转录本的转录终止位点调控新机制。

清华大学医学院陈默研究员为本论文的通讯作者。清华大学医学院2015级博士生柳新宏、2018级博士生郭子玮和韩晶为本论文的共同第一作者。清华大学基因测序与分析平台以及蛋白质化学与组学平台为本研究工作提供了重要帮助。本项目得到了清华-北大联合中心，科技部重点研发计划以及国家自然科学基金委员会的共同资助。

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