人類基因組包含數(shù)千種長鏈非編碼RNAs,，但目前僅發(fā)現(xiàn)大約十幾種lncRNAs有特定的生物功能和生化機制。另外,，關(guān)于lncRNA維持基因組穩(wěn)定的作用還知之甚少,。因此，研究者找到了一個探索lncRNA維持基因組穩(wěn)定性的理想分子——NORAD,，原因是NORAD相對于其他lncRNAs高度保守,，在許多細胞類型中大量表達，并且在DNA損傷時其表達上調(diào),，當敲除NORAD時還可誘導(dǎo)染色體不穩(wěn)定性和非整倍性,。

在此前的研究中，德克薩斯大學西南醫(yī)學中心的Joshua T. Mendell課題組在Cell上發(fā)表了題為Noncoding RNA NORAD Regulates Genomic Stability by Sequestering PUMILIO Proteins的研究論文,，報道了lncRNA NORAD（由DNA損傷激活的非編碼RNA）對于維持基因組穩(wěn)定性的必要性,，但卻未闡明其分子機制。此外,，還報道了PUMILIO作為一種高度豐富的細胞質(zhì)RNA結(jié)合蛋白,，在基因組穩(wěn)定性方面沒有已知作用，是唯一的NORAD相互作用蛋白,。

A NORAD-PUMILIO Axis that Regulates Genomic Stability

對此,，哈佛-麻省理工學院 Broad研究所Eric S. Lander課題組提出疑問：上述結(jié)果是從外源性NORAD片段與細胞質(zhì)提取物在體外混合所得到的，這可能不能準確代表NORAD在活細胞中的蛋白質(zhì)聯(lián)系,。

8月27日,，Eric S. Lander課題組在Nature上在線發(fā)表了題為The NORAD lncRNA assembles a topoisomerase complex critical for genome stability的研究論文。提出NORAD和RBMX之間的相互作用對于NORAD功能至關(guān)重要,，并且NORAD是組裝先前未知的拓撲異構(gòu)酶復(fù)合物NARC1所必需的,，這有助于維持基因組穩(wěn)定性。此外,，還發(fā)現(xiàn)了一種長鏈非編碼RNA先前未知的功能,，即lncRNA具有調(diào)節(jié)RNA結(jié)合蛋白組裝高階核糖核蛋白復(fù)合物的能力。

研究者結(jié)合RNA反義純化和質(zhì)譜定量分析,，鑒定出了直接與活細胞中NORAD相互作用的蛋白質(zhì),。發(fā)現(xiàn)許多NORAD相互作用蛋白（包括RBMX及其逆轉(zhuǎn)錄酶RBMXL1等）在核過程中具有關(guān)鍵作用，例如DNA解旋,、復(fù)制和修復(fù),。并且有71％定位于細胞核、核質(zhì)或染色質(zhì)，而只有5％僅定位于細胞質(zhì)中,。暗示NORAD具有重要的細胞核功能,。

此外，smRNA FISH實驗證實平均有40-50％的NORAD轉(zhuǎn)錄本存在于細胞核中,，與此前報道的NORAD僅定位于細胞質(zhì)中相反,。并且當細胞受到DNA損傷和復(fù)制應(yīng)激時，NORAD上調(diào)并且其核定位顯著增加（至約85％）,。

特別地,，研究者注意到NORAD與RBMX相互作用，并且在轉(zhuǎn)錄組中含有最強的RBMX結(jié)合位點,。RBMX作為DNA損傷反應(yīng)的組分,，其敲除表型與先前報道的NORAD敲除表型密切相關(guān)。研究者推斷NORAD和RBMX之間的相互作用可能對NORAD功能至關(guān)重要,。隨后,，證明了NORAD控制RBMX組裝核糖核蛋白復(fù)合物的能力-該復(fù)合物稱之為NORAD活化的核糖核蛋白復(fù)合物1（NARC1），含有已知的抑制基因組不穩(wěn)定性拓撲異構(gòu)酶I（TOP1）,、ALYREF和PRPF19-CDC5L復(fù)合物,。

隨后,，研究者將細胞中的NORAD或RBMX敲除后,，發(fā)現(xiàn)染色體分離缺陷的頻率增加，復(fù)制叉速度降低和細胞周期進展改變,，這代表了與TOP1和PRPF19-CDC5L功能機制相關(guān)的表型,。另外，發(fā)現(xiàn)NORAD在反式中的表達可以挽救NORAD缺失所引起的缺陷,，但是當NORAD中的RBMX結(jié)合位點缺失時,，挽救則大大受損。

最后,，研究者表示NORAD促進NARC1組裝的確切機制可能包括：（1）誘導(dǎo)RBMX的構(gòu)象變化,；（2）將大量RBMX分子募集到其5'末端以產(chǎn)生蛋白質(zhì)相互作用支架；（3）利用其他直接相互作用使NARC1成員近距離接觸,。并且除了結(jié)構(gòu)特征外,，NORAD還具有不同尋常的功能特征，因為NORAD在細胞核中的定位可以由DNA損傷觸發(fā),，這可以使細胞快速組裝NARC1或重新定位預(yù)組裝復(fù)合物,，而無需額外的蛋白質(zhì)合成。

參考文獻：

1. Lee S, Kopp F, Chang T C, et al. Noncoding RNA NORAD regulates genomic stability by sequestering PUMILIO proteins[J]. Cell, 2016, 164(1): 69-80.

2. Munschauer M, Nguyen CT, Sirokman K, et al. The NORAD lncRNA assembles a topoisomerase complex critical for genome stability[J]. Nature, 2018.