诱导型多能干细胞(Induced pluripotent stem cells，iPSCs)对于再生医学、体外疾病模型建立等研究内容非常重要，要了解iPSCs的特性，必须了解其重编程机制。重编程过程中需要通过多步 作用，克服一系列障碍，恢复细胞多能性，而非编码RNA则在此过程中具有重要作用。但是目前为止，只有寥寥几个lncRNA被发现参与了这个过程。
本月16日出版的Cell Research，则报道了中科院广州生物医药与健康研究院有关lncRNA参与体细胞重编程调控的最新研究成果。
研究者从已有研究中筛选出67个与重编程相关的lncRNA，通过qPCR对这67个lncRNA进行表达聚类分析，发现由p53所诱导的 lincRNA-p21在多能干细胞和胚胎干细胞中表达量明显低于小鼠胚胎成纤维母质细胞(MEFs)。利用siRNA沉默掉MEFs中的 lincRNA-p21，发现会显著增加MEFs分化潜能，促进细胞重编程，更能让iPSCs发育生长成为嵌合体小鼠。
lncRNA筛选流程
通过qPCR对筛选出的67个lincRNA进行聚类
lincRNA-p21不影响细胞增殖，但是会促进细胞重编程
在DNA损伤应答机制中，lincRNA-p21会与RNA结合蛋白HNRNPK互作，并且引导其结合到特殊的基因位点。研究者假设，或许在重编程过程 中，lincRNA-p21会与其他特殊的蛋白质互作，调控相关基因表达。利用RIP、IP等实验，研究者发现lincRNA-p21会通过HNRNPK 分别与组蛋白H3K9甲基转移酶SETDB1和DNA甲基转移酶DNMT1互作。而通过RNA-Seq分析比较沉默了HNRNPK或lincRNA- p21的OSKM-MEFs，发现沉默lincRNA-p21和沉默HNRNPK转录组表达模式比较相近，有多个细胞多能性调控基因显著升高。而通过 ChIP实验证实，沉默掉lincRNA-p21，会减弱HNRNPK、SETDB1和DNMT1蛋白在这些多能性调控基因启动子的结合，从而导致这些基 因启动子组蛋白区域H3K9me3水平上升，基因启动子上CpG岛甲基化水平上升，导致这些基因的表达受到影响，并进一步对细胞重编程产生影响。
RIP发现 DNMT1、STDB1 对 lincRNA-p21 的显著富集，推断 lincRNA-p21与这两个蛋白直接或间接相互作用
IP实验发现STDB1和DNMT1与HNRNPK分别互作;通过HNRNPK加入量与与 lincRNA-p21 RT-PCR 增加的量推断 lincRNA-p21与HNRNPK互作。
沉默shlincRNA-p21和沉默HNRNPK后MEFs-OSKM的RNA-Seq结果
ChIP和qPCR鉴定沉默lincRNA-p21后MEFs-OSKM中重编程相关基因组蛋白和DNA甲基化变化情况
本文所确定的通路示意图
本项研究通过lincRNA功能筛选和转录组分析，证明lincRNA-p21可通过促 进组蛋白甲基转移酶和DNA甲基转移酶与靶点的结合来改变组蛋白及DNA的甲基化水平，从而影响与重编程相关的基因表达，是一个重编程负向调节因子。这项 研究，发现了lncRNA对表观遗传调控的新机制，并在p53和组蛋白甲基化及DNA 甲基化之间建立了一种新的联系，对lncRNA在细胞重编程中的作用提供了新的见解。
相关文献：Bao X, Wu H, Zhu X, et al. The p53-induced lincRNA-p21 derails somatic cell reprogramming by sustaining H3K9me3 and CpG methylation at pluripotency gene promoters[J]. Cell Research, 2014.
