北京時(shí)間2月4日，國(guó)際高水平學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research在線(xiàn)發(fā)表了我校醫(yī)學(xué)院侯琳琳副教授課題組、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、鮑習(xí)琛課題組和香港大學(xué)Ralf Jauch課題組共同合作的科研成果“Concurrent binding to DNA and RNA facilitates the pluripotency reprogramming activity of Sox2”，該成果揭示了轉(zhuǎn)錄因子Sox2同時(shí)結(jié)合DNA和RNA并協(xié)同調(diào)控體細(xì)胞重編程的新機(jī)制，著重強(qiáng)調(diào)了在體細(xì)胞重編程過(guò)程中Sox2與RNA的直接相互作用的功能。我校醫(yī)學(xué)院為第一完成單位，侯琳琳副教授為第一作者兼通訊作者。

大約8%左右的核酸結(jié)合蛋白具有同時(shí)結(jié)合DNA和RNA的屬性(DNA- and RNA- binding proteins, DRBPs)。這些DRBP廣泛參與mRNA加工、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、DNA復(fù)制、DNA修復(fù)、應(yīng)激反應(yīng)和凋亡等生物學(xué)事件。Sox轉(zhuǎn)錄因子是胚胎發(fā)育和細(xì)胞重編程過(guò)程中確定細(xì)胞命運(yùn)的重要的調(diào)控因子，它在多能干細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞的更新和分化等過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。此前一些證據(jù)表明，Sox2、hnRNP家族成員和長(zhǎng)非編碼RNA（RMST）相互作用，調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞分化，然而，Sox2是否直接與RNA結(jié)合? Sox2的哪些結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)與RNA直接相互作用?在細(xì)胞重編程的過(guò)程中，DNA與RNA的結(jié)合功能如何相互協(xié)作? 都是需要深入研究的科學(xué)問(wèn)題。

課題組研究人員通過(guò)PAR-CLIP和RNA SELEX確認(rèn)了Sox2與RNA直接相互作用，進(jìn)一步的測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)Sox2偏好性結(jié)合一個(gè)CCCY核心基序和一個(gè)CGCG的二級(jí)基序。隨后，研究人員利用EMSA和RNA免疫沉淀（RNA-immunoprecipitation assay）等手段確定了Sox2的RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBM），該結(jié)構(gòu)域具有優(yōu)先結(jié)合富含GC的RNA序列的特征。另外，通過(guò)RNA fishing實(shí)驗(yàn)和競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合實(shí)驗(yàn)等的進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在DNA和RNA共同存在的情況下，Sox2使用其HMG結(jié)構(gòu)域結(jié)合同源DNA序列，并同時(shí)利用RBM結(jié)構(gòu)域在體外介導(dǎo)三元RNA/Sox2/DNA復(fù)合物的形成。除此之外，通過(guò)比較Oct4、Klf4、c-Myc (OKM)“雞尾酒”以及不同Sox2突變體誘導(dǎo)下iPSC生成的效率發(fā)現(xiàn)，刪除Sox2 的RBM結(jié)構(gòu)域會(huì)影響iPSC的生成，并且顯著地改變了體細(xì)胞重編程過(guò)程中的選擇性剪接事件。

該研究加深了人們對(duì)Sox2蛋白調(diào)控多能性重編程機(jī)制的理解，進(jìn)一步闡明了DRBPs對(duì)RNA代謝的調(diào)控機(jī)制。這項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31501058）、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)優(yōu)秀會(huì)員項(xiàng)目（2015294）、廣東省杰出青年基金（2018B030306042）、科技部重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)（2016YFA0100701）和廣東省實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa067/5722045