组蛋白H3第9位赖氨酸三甲基化（H3K9me3）是组成型异染色质的标志性修饰，在抑制重复序列转录、维持基因组稳定性和发育过程细胞命运决定中发挥重要作用。在哺乳动物中，SUV39H家族作为催化H3K9me3修饰的主要甲基转移酶，其染色质靶向机制仍不完全清楚。有研究提示SUV39H2具有RNA结合能力并影响其染色质招募，因此RNA在SUV39H2的功能机制中发挥的作用值得系统深入挖掘。

近日，生命科学与技术学院高绍荣院士、康岚教授和张艳平副教授团队在《蛋白细胞》（Protein & Cell）期刊上在线发表题为“LncRNA Gas5 directs SUV39H2 to establish heterochromatin and maintain genome stability”的研究论文。该研究工作揭示了RNA是组蛋白甲基转移酶SUV39H2的染色质招募以及H3K9me3修饰维持的必要条件，并找到关键分子lncRNA Gas5充当了SUV39H2的特异性结合伴侣，对SUV39H2的染色质定位、H3K9me3的维持以及基因组稳定性至关重要。

为明确RNA在SUV39H2的功能机制中发挥的作用，研究团队借助RNA依赖性染色质免疫共沉淀测序（rChIP-seq）技术，发现经RNase A处理后，SUV39H2在染色质上的占位出现大幅丢失，同时通过放线菌素D的处理也确认新生RNA影响SUV39H2的染色质占位。进一步，研究人员利用CRISPR-Cas9技术在胚胎干细胞（ESC）的内源性SUV39H2上引入RNA结合缺陷型突变（P25A/K333A），并证实两种突变体的SUV39H2失去了在靶位点的正常占位。

通过联合分析RIP-seq与RNA-seq数据，研究人员筛选出包括Gas5在内的候选lncRNA（Rmrp, Malat1, Gas5, Snhg12和Neat1）。经过多项实验交叉验证，确认Gas5能与SUV39H2发生特异性结合。敲除Gas5的细胞再现了SUV39H2的RNA结合突变体的表型，H3K9me3水平大幅下降，重复序列转录被异常激活，细胞还表现出严重的基因组不稳定性（如染色体排列错乱、纺锤体多极化及γH2AX的积累），并引发细胞周期在S期停滞，导致ESC的自我更新能力丧失。

研究人员通过质谱分析发现，在缺乏RNA或Gas5敲除的条件下，SUV39H2的互作蛋白网络发生了显著改变。其中，参与调节微管成核和细胞周期的LRWD1被鉴定为重要的RNA依赖性SUV39H2结合蛋白。SUV39H2与LRWD1的互作会因RNase A处理、Gas5敲除或SUV39H2的RNA结合能力丧失而严重受损，提示Gas5可能通过影响SUV39H2的蛋白互作来介导其发挥功能。

这项研究证实了SUV39H2的表观修饰功能依赖于RNA的参与，并确立了Gas5对H3K9me3修饰的关键调控作用。研究扩展了对RNA作为表观遗传调控中不可或缺组分的认知，提示在细胞命运决定和疾病发生中，特定RNA的变化可能通过对表观修饰的调节，在指导谱系发育和影响疾病进程中发挥关键作用。

同济大学生命科学与技术学院高绍荣院士、康岚教授和张艳平副教授为论文共同通讯作者，博士研究生刘军涛、硕士研究生杨佳妮为论文共同第一作者。博士研究生叶文、张丹丹、苏楠等为研究作出了重要贡献。该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目的重要支持。

论文链接：http://www.protein-cell.net/article/id/6ccb2414-7a05-4c7c-bd76-53b3ef39ce6b