The primate-specific noncoding RNA HPAT5 regulates pluripotency during human preimplantation development and nuclear reprogramming

1.文章简介

2.研究背景

1.LncRNA 长度大于200nt的非编码RNA，Long intergenic noncoding RNAs (lincRNAs)是其中的一种。
2.肺二代测序技术给LncRNAs的鉴定与注释带来了极大的便利。
3.研究表明在人类的转录组中存在10000多种lincRNAs，其中2/3起源于转座子。
4.HPATs 属于lincRNAs，总共有23个成员，在胚囊的发育中有较高的表达量，但它们的功能的和作用机制都不清楚。

3.研究方法

应用转录组学及分子细胞生物学的方法在胚囊细胞中对HPATs 的功能进行了研究。

4.研究思路

1.人胚胎细胞中，HPATs的表达分析。
2.HPATs与胚胎干细胞的多潜能性的相关性分析。
3.探究 HPATs调控胚胎干细胞分化的功能。
4.探究 HPATs的调控机制。

5.文章亮点

1.第一次证明了lincRNAs在人类的胚胎发育过程中有重要的生物学功能。
2.发现HPATs对胚胎发育和细胞核重编程有重要的调控作用。
3.HPATs和microRNA相互调控的作用机制。

6.研究成果

1. HPATs的结构分析，表明转座子序列可以形成LncRNA
通过对HPATs的结构进行分析发现，它们应起源与基因组中的转座子序列，通过分子系统生物学分析，它们的形成时间超过9 MYs，这就表明存在于存在与基因组中大量的重复序列是具有生物学功能的(Figure 1)。

2.HPATs在胚胎细胞中的表达分析
通过单个胚胎细胞表达分析(Figure2a)显示HPAT2、HPAT3和HPAT5在胚胎的内细胞群(inner cell mass，ICM)中有较高的表达量(Figure 2b&c)，在滋养层细胞(trophectoderm)中表达较低。联合显微注射和RNA敲除技术开展实验显示HPAT2、HPAT3和HPAT5对ICM的形成是至关重要的(Figure 2d)。

3.HPAT2，HPAT3和HPTA5参与细胞多潜能性的调控网络。
通过单个诱导性多潜能胚胎细胞(induced pluripotent stem cells, IPSCs)表达分析显示HPAT2，HPAT3和HPTA5在细胞核重编程过程中有重要的作用(Figure 3 a& b)。贝叶斯网络分析显示(Figure 3 c)，HPAT2，HPAT3和HPTA5在细胞多潜能的调控网络中处于核心位置。
4.HPAT2，HPAT3和HPTA5调控人胚胎细胞的分化
通过研究成纤维细胞向神经细胞的分化，采用RNAi 和过表达技术显示HPAT2，HPAT3和HPTA5 能直接调控细胞核重编程(Figure 4)。NANOG是调控胚胎发育的重要基因，利用NANOG蛋白开展CHIP-seq实验，显示NANOG能结合在HPAT2，HPAT3和HPTA5的启动子区域，并对它们进行调控。
RBM47等，其表达量与肿瘤的差异可变剪接密切相关。同时研究者们也发现了数个影响肿瘤中可变剪接的新蛋白，如HNRNPC、SYNCRIP，以及CREB和MBNL家族的剪接因子。
5.HPAT5 调控microRNA let-7
通过蛋白质芯片分析显示，HPAT5 可以与TARBP2 和AGO2 蛋白相结合，而TARBP2 和AGO2是microRNA 沉默系统中的重要蛋白质，由此推断HPAT5 可以调控microRNA。 通过生物信息学预测显示HPAT5和可以结合let-7的特定区域，影响它们的成熟。分子生物学实验显示，HPAT5对let-7有负调控功能(Figrue 5)。

原文出处：

Durruthy-Durruthy J, Sebastiano V, Wossidlo M, Cepeda D, Cui J, Grow EJ, Davila J, Mall M, Wong WH, Wysocka J, Au KF, Reijo Pera RA1,2015.The primate-specific noncoding RNA HPAT5 regulates pluripotency during human preimplantation development and nuclear reprogramming. Nat Genet,[Epub ahead of print].