郑萍(郑萍团队鉴定了一个全新的p53非依赖性的多能干细胞质量控制因子)

多能干细胞（Pluripotent stem cells, PSCs）因其在体外具有无限增殖和分化为不同类型细胞的潜能，在再生医学领域中具有广泛应用前景，也成为目前临床上最具潜能的成药细胞。PSCs制备过程中的标准化、规模化及细胞质量稳定性是其走向临床应用的先决条件.但人PSCs在体外扩增培养过程中,易出现遗传和表观遗传的变异,严重阻碍了PSCs的临床应用【1】。因此,研究PSCs遗传物质稳定性维持机理，是寻找改善策略、突破应用瓶颈的关键。

PSCs基因组的突变率远低于分化细胞。中国科学院昆明动物研究所郑萍研究团队和其他团队的前期研究表明，PSCs利用不同于体细胞的特殊机制，有效调控基因组稳定【2】。郑萍课题组前期已鉴定了PSC在DNA复制、DNA损伤修复中的一些特殊分子及作用机制【3-6】。课题组最近的研究还发现了PSCs监控细胞基因组质量的一条新通路。

有效清除基因组损伤的细胞个体，是干细胞维持群体基因组稳定的重要方式。p53是目前已知唯一的干细胞基因组质量监控分子。p53通过在转录水平上抑制多能性调控网络关键基因的表达，激活分化调控网络基因的转录，使PSCs快速启动分化和凋亡，确保PSCs的基因组质量【7, 8】。除了p53通路，是否还存在其他独立的机制调控损伤干细胞的清除，值得进一步研究。

近日，中国科学院昆明动物研究所郑萍研究团队在Science Advances刊发了题为 Lnc956 regulates mouse embryonic stem cell differentiation in response to DNA damage in a p53-independent pathway 的研究论文。该研究以小鼠ESC为研究对象，鉴定了一个独立于p53的新的ESCs基因组质量控制因子-LncRNA NONMMUT028956 (简写为Lnc956)，并阐述了其作用机制。Lnc956特异性在ESCs中表达，基因组受损后，能大量结合干性维持关键蛋白 KLF4，拮抗KLF4的干性调控功能，使基因组损伤的干细胞快速发生分化，得以清除。Lnc956-KLF4通路不依赖p53，和p53通路平行，共同对干细胞基因组质量进行监控。

研究团队利用前期研发的一个新技术-分离新生DNA链上RNA技术（isolate RNAs on nascent DNA ，iROND) 鉴定了ESCs中特异表达的一个新LncRNA，Lnc956。利用多种DNA损伤药物处理、分化、凋亡、单克隆形成、克隆竞争性和转录组学等方法对该LncRNA功能研究后发现，缺失Lnc956的ESCs在受到DNA损伤后不易启动分化和凋亡，提示Lnc956参与DNA损伤后ESCs的分化和凋亡。但是，Lnc956缺失的ESC中，p53通路的激活和功能未受影响，提示p53没有介导Lnc956的调控作用。为探究Lnc956分子水平上具体作用机理，研究人员利用In vitro/in vivo RNA pull down、蛋白质质谱及RNA免疫共沉淀等技术鉴定出与Lnc956相互作用的靶蛋白-KLF4。机制分析发现，在未受DNA损伤时，Lnc956与KLF4无相互作用。而在基因组受损后，DNA损伤反应通路的核心激酶 ATM 激活，ATM活化 Mettl3 (调控RNA m6A修饰），使 Lnc956 发生m6A修饰。发生 m6A修饰的Lnc956大量结合干性维持关键蛋白 KLF4。Lnc956-KLF4结合体滞留KLF4蛋白，阻止KLF4蛋白对ESCs多能性的调控，阻止其结合到DNA上行使干性调控功能，使基因组损伤的干细胞快速发生分化，得以清除。Lnc956-KLF4通路不依赖p53，和p53通路平行，共同对干细胞基因组质量进行监控。。因此，当ESCs受到DNA损伤应激时，磷酸化的ATM信号通路可分别激活p53和Lnc956-KLF4两条通路，使未受DNA损伤修复的ESCs快速发生分化和凋亡，高效清除受损ESCs，防止其传递到子代，确保了ESCs遗传物质的稳定性和安全性（图1）。

图1. p53和Lnc956协调调控ESCs质量控制的工作模型

中科院昆明动物研究所郑萍研究员和马怀孝副研究员为该论文共同通讯作者，马怀孝副研究员，宁雨琪博士生和王林副研究员为该论文的共同第一作者。

原文链接：

http://doi.org/10.1126/sciadv.ade9742

制版人：十一

参考文献

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