Nucleic Acids Research|南开大学吕鑫屹课题组发现组蛋白分子伴侣FACT调控胚胎干细胞中的反转座子

内源性逆转录病毒（endogenous retrovirus, ERV）属于反转座子的一种，其中MERVL是2细胞胚胎与胚胎干细胞中2细胞样细胞亚群的标志性ERV。之前的发现多集中于研究H3组蛋白变体、修饰及对应的分子伴侣对ERV的表达调控，但是其他组蛋白分子伴侣是否参与调控ERV的表达仍然未知。此外，2细胞胚胎与2细胞样细胞中存在大量与MERVL融合的转录本，这些MERVL融合转录本是如何被抑制的也尚不清楚。

近日，来自南开大学药物化学生物学国家重点实验室吕鑫屹课题组在Nucleic Acids Research杂志上发表论文“Histone chaperone FACT represses retrotransposon MERVL and MERVL-derived cryptic promoters”。该文章证实H2A/H2B组蛋白分子伴侣FACT (Facilitates Chromatin Transcription）复合体可以抑制小鼠胚胎干细胞中反转座子MERVL和MERVL衍生的隐秘启动子，及其驱动的MERVL融合基因的表达，以此揭示了胚胎干细胞中ERV的一个新的调控机制，并为MERVL融合转录本的抑制提供了解释。

作者首先在小鼠胚胎干细胞中分别敲低FACT复合体两亚基（Ssrp1与Supt16）均可上调ERV的表达，其中MERVL上调最为显著。同时，敲除Ssrp1即可完全破坏FACT功能，分析其转录组发现FACT复合体破坏后可在全基因组范围内激活MERVL的转录，并同时激活与MERVL融合的隐秘转录本的表达（包括2细胞基因），以促进胚胎干细胞向2细胞样细胞转变。随后研究人员通过染色质免疫共沉淀测序技术分析发现Ssrp1能够直接结合在MERVL上发挥抑制作用。

为了进一步探究FACT调控ERV的机制，作者通过蛋白免疫共沉淀联合质谱分析鉴定了与Ssrp1相互作用的蛋白。结果发现，Ssrp1与H2Bub去泛素化酶Usp7具有较强的相互作用，并将其招募到Ssrp1的靶基因上发挥抑制作用。值得注意的是，抑制Usp7可得到与Ssrp1缺失相一致的表型，即均可显著上调MERVL及其融合的2细胞隐秘转录本的表达。作者进一步发现Usp7作为一种去泛素化酶，可通过去除H2Bub这一激活修饰，以抑制MERVL及MERVL融合基因的表达。由此得出结论，FACT复合体可招募Usp7到染色质上，并且通过Usp7的泛素化酶作用去除H2Bub这一激活性修饰，以抑制MERVL及MERVL融合转录本的表达。

FACT复合体通过招募Usp7调控MERVL和MERVL融合转录本表达的示意图

FACT复合体通常被认为与基因表达激活相关，然而该研究发现FACT可以沉默MERVL和MERVL融合转录本的表达，并且阐述了FACT复合体介导的表观遗传沉默的调控机制。总之，该研究对理解胚胎干细胞中ERV的沉默机制提供了新的视角，为MERVL融合转录本的抑制提出了新的解释，并且拓展了FACT复合体在哺乳动物细胞中的功能。

据悉，该研究的通讯作者吕鑫屹为南开大学药物化学生物学国家重点实验室研究员，博士生陈福泉、张炜煜、谢丹为本论文的共同第一作者，硕士生高婷婷、董智强对本文也有重要贡献。

原文链接：

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa732/5902438