| 前言 | 多梳蛋白组（PcG）蛋白通过组蛋白修饰抑制数千个靶标，在发育中发挥关键作用。然而，PcG 如何被招募到特定靶标仍然知之甚少。 在拟南芥中，某些非编码 ncRNA 是招募 PcG 蛋白 CURLY LEAF（CLF）到其靶位点所必需的。然而，与 CLF 相关的 RNA 没有在基因组范围内进行分析，因此尚不清楚 lncRNA 介导的 PcG 招募是否是一种广泛的机制。 |
在这里，Gao et al 通过 RNA 免疫沉淀和深度测序系统地搜索了 CLF 相关的 RNA。作者分别鉴定了 1299 个基因区域和 138 个基因间区域，这些区域产生了 CLF 相关的 mRNA 和推定的 lncRNA。产生 CLF 相关 RNA 的基因在 PcG 靶标中耗尽，携带活性染色质标记，并且高度表达，这表明 CLF 可能具有与动物 PcG 蛋白相似的非特异性或杂乱的 RNA 结合亲和力。
值得注意的是，相当一部分 CLF 相关的 lncRNA 源于核线粒体序列，该序列广泛标记有 H3K27me3。这些发现表明，虽然 CLF-RNA 相互作用是广泛的，但它们可能并不总是与 PcG 靶位点相关，这突显了拟南芥中 PcG 招募机制的复杂性。
动植物的共同特征！
CLF 及其哺乳动物直系同源物 EZH2 在体外均具有与 RNA 的亲和力。EZH2 已被证明在体内与大量 lncRNA 相关联，并且一些 lncRNA 被认为可以招募 PRC2 到顺式靶位点或反式调节 PRC2 活性。然而，只有少数 lncRNA，如 COLDAIR、COLDWRAP 和 lncRNA4-4，已知与 CLF 在体内相关联，这使得 lncRNA-CLF 关联的普遍性和其功能意义尚不清楚。在本研究中，作者使用 RIP-seq 在基因组范围内检查了 CLF 与 RNA 的体内关联，并发现了两个令人惊讶的发现，其含义如下所述。
首先，作者发现 CLF 与来自一千多个基因的 mRNA 在体内相关联。这些基因的一个共同特征是它们表达最高，并带有活性染色质标记，如 H3K4me3。鉴于这些基因不是典型的 PcG 靶标，因此 CLF 与它们的转录物之间的关联不太可能具有任何顺式调节功能。相反，这种关联可能反映了 CLF 的非特异性或杂乱的 RNA 结合亲和力，类似于在动物 PRC2 中观察到的情况。在动物系统中，PRC2 与主要源自活性基因的 RNA 相关联，倾向于与 RNA 转录物的 5' 端结合。它还显示出对来自管家基因和高度表达的非 PcG 靶标基因的 RNA 的亲和力。对 EZH2 RIP-seq 研究（的仔细检查表明，大多数超过 9,000 个 EZH2 相关的 RNA 并非源自由 H3K27me3 标记的区域，尽管原始报告并未强调这一点。因此，与 RNA 的低特异性相互作用可能是 EZH2 和 CLF 的共同特征。
那么 CLF 的 RNA 结合是否有生物学意义呢？
这个问题源于最近研究中的矛盾证据。几项研究提出了机制模型，表明动物 PRC2 的杂乱 RNA 关联促进了基因调控，可能通过监测染色质状态、隔离 PRC2 和/或影响其酶活性。
这一观察结果可能表明 PRC2 在植物和动物中都有一种保守的机制。然而，最近的一些研究挑战了 RNA 在染色质调控中的功能相关性，包括 PRC2 介导的过程。最初，RNA 对 PRC2 染色质沉积的桥接作用似乎得到了染色质 RNase 处理的验证，这导致了 PRC2 在染色质上的富集减少。
然而，这种由 RNase 处理引起的观察结果后来被非特异性染色质沉淀所解释，这可能会在染色质免疫沉淀实验中掩盖特定 DNA 序列的富集。
一项重要的发展来自 Guo 等人，他们开发了高度严格的方法来鉴定体内直接的 RNA-蛋白质关联。他们的方法可以消除 PRC2 相互作用蛋白和 PRC2 间接相关的 RNA，从而进行免疫沉淀。令人惊讶的是，他们的结果表明，PRC2-RNA 关联在全球范围内减少，这表明 PRC2 在体内不直接与 RNA 结合。
这一发现挑战了早期关于 PRC2-RNA 相互作用及其生物学意义的模型。这些相互冲突的结果突显了理解 CLF 的 RNA 结合及其潜在生物学意义的复杂性，呼吁进一步研究以调和这些不同的发现。
本文的第二个令人惊讶的发现是，大量 CLF 相关的基因间转录物源自染色体 2 上线粒体基因组的核拷贝。由于整个区域在其表观遗传特征方面与周围区域不同，例如核小体的低密度和两个抑制性标记 H3K9me2 和 H3K27me3 的存在，因此这个约 264 kb 的区域似乎作为一个单元经历了表观遗传调控。关于 H3K27me3，该区域是独特的，因为整个区域都带有该标记，而在拟南芥基因组的其他区域，该标记仅限于单个基因。这个区域与小鼠的 X 失活中心相似，因为两者都具有 H3K27me3 的块状。与基因组中的其他 PcG 靶标相比，该区域也与之不同，因为大多数 PcG 靶标基因不含 H3K9me2，而该区域则含有。FLC 和 X 失活中心这两个也产生 PRC2 相关 RNA 的位点都含有 H3K9me2。鉴于与 X 失活中心和 FLC 的这些相似性，推测 CLF 与该区域的基因间转录物的关联在建立该区域的独特表观遗传特征方面具有功能性作用，无论是在 PcG 招募还是与 H3K9 甲基化的连接方面。虽然 PRC2 表现出杂乱的 RNA 结合亲和力，但有令人信服的证据表明 PRC2 与特定的 RNA 结合，从而在动物和植物中调节 PcG 介导的基因沉默。
应当谨慎建立 RNA-CLF 关联的功能作用
总之，本文的研究不支持 lncRNA 在拟南芥中广泛招募 PcG 靶标的作用。在无偏见的 RIP-seq 研究中，超过 4000 个 PcG 靶标基因中，只有少数产生了 CLF 相关的 RNA。由于分析不对内含子 RNA（如 COLDAIR）进行区分，因此 PcG 靶标基因的内含子 RNA 与 CLF 的关联不是一种普遍特征。此外，大多数产生 CLF 相关 RNA 的基因间区域没有附近的基因是 PcG 靶标，这表明 PcG 靶标基因不太可能产生替代转录物，例如具有较长 5' 或 3' UTR 的转录物，这些转录物与 CLF 结合。虽然不排除 RNA 在 PcG 招募或活性中的作用，但鉴于 CLF 与 RNA 的非特异性或杂乱结合，提醒谨慎建立 RNA-CLF 关联的功能作用，类似于在动物系统中观察到的情况。
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