Cell子刊：中山大学陈月琴实验室发现染色质相关小核仁RNA参与基因组稳定性维护

来源： |

北京时间2022年3月29日晚23时，中山大学生命科学学院陈月琴实验室在Cell Reports在线发表了题为“Chromatin-associated orphan snoRNA regulates DNA damage-mediated differentiation via a noncanonical complex”的研究论文。

该研究发现小核仁RNA（snoRNA）可以作为染色质结合RNA发挥功能，参与癌细胞基因组稳定性维护和调控细胞分化，影响癌症发展进程，提示snoRNA具有经典rRNA修饰功能外更多的未知作用。

中山大学生命科学学院韩才博士（已毕业）、孙林玉博士、中山大学附属第一医院罗学群教授为本文共同第一作者。陈月琴教授和王文涛副教授为共同通讯作者。

一直以来， snoRNA被认为是一类具有相似结构和功能的非编码RNA，根据其特有序列特征分为C/D box 和 H/ACA box两类。正如其名字所提示，传统观点认为snoRNA位于核仁中，通过碱基配对方式主要介导靶向核糖体RNA（rRNA）修饰。然而，一类称为orphan snoRNA的小核仁RNA并无可预测靶向rRNA，人们对这些snoRNA在细胞内发挥的功能知之甚少。近年来的独立研究发现，snoRNA可以在核仁外，如核浆【1】、细胞质【2】和细胞外囊泡【3】中存在，提示snoRNA可能具有未发现的非经典定位和功能。

此外，越来越多的研究发现snoRNA是癌症进程中的重要调控因子。其中，在造血过程中，snoRNA的表达具有发育和谱系特异性【4】；而在恶性血液肿瘤发生过程中，相当一部分snoRNA水平出现明显地下调【5】。鉴于snoRNA的经典rRNA修饰功能可以支持细胞内翻译机器，而癌细胞的快速异常增殖又需要大量癌蛋白的生产，所以在癌症中水平下调的snoRNA可能不是通过其经典功能来影响癌症进程。那么，snoRNA失调在癌症发展中是否具有意义？是否存在潜在的新功能？

陈月琴教授课题组通过对髓系细胞分离亚组分进行snoRNA组芯片筛选鉴定发现，一类snoRNA可富集于染色质上，称为染色质相关snoRNA。其中，部分染色质相关orphan snoRNA可响应DNA损伤压力表现出染色质富集程度的改变，且在恶性髓系疾病中呈现显著低表达，提示此类snoRNA可能通过染色质相关功能参与到癌症进程中。其中， SNORA73在DNA损伤压力下染色质富集降低最为显著，作者以此为例对这类染色质相关snoRNA的功能机制进行解析。

体外及体内小鼠实验结果表明低表达的SNORA73参与维护恶性髓系细胞基因组稳定性，从而抑制过度损伤压力所导致的细胞分化，保持恶性细胞分化阻滞状态，促进癌症进程的发展。作者进一步发现，SNORA73的5末端具有非经典的特异结构，而且这一结构对于其影响细胞分化具有重要作用。蛋白质谱鉴定结果提示SNORA73 可通过5’末端特异性结合染色质蛋白PARP1，并可能影响PARP1介导的基因组稳定性维护和细胞分化调控。

最后，作者利用细胞内和体外纯化蛋白等分子生化手段发现SNORA73可促进经典H/ACA snoRNA结合蛋白DKC1/NHP2与PARP1的结合，介导组装包含经典结合蛋白和PARP1的非经典小核仁核糖核蛋白（snoRNP）。癌细胞中低表达的SNORA73可通过此非经典snoRNP影响PARP1的ADP-核糖基化修饰，从而影响细胞内DNA损伤修复途径，参与基因组稳定性的维护。

文章图文摘要

综上所述，作者发现染色质相关orphan snoRNA可参与维护癌细胞基因组稳定性和调控细胞分化，提示snoRNA在细胞内还存在未揭示的多样化功能，可参与到除经典rRNA修饰外更多的途径中去。