P-TEFb的调控机理及其对细胞分化的意义

近年来，在不同模式生物多种类型细胞中的研究表明，在真核生物细胞中，RNA聚合酶的转录延伸是一个被高度调控的过程。P-TEFb在这一调控过程中起关键作用。而细胞内P-TEFb的激酶活性又为7SK RNP所调控。这个高度动态的调控过程不仅影响动物正常发育，也在病理条件下有所体现。因此，解析P-TEFb调节的分子机制具有重要意义。在前期工作中我们①发现PKC可以导致P-TEFb从7SK RNP中解离，②建立了一个实时监控P-TEFb和7SK RNP相互结合的实验体系，③发现降低7SK RNP表达会导致胚胎干细胞分化。我们希望通过本项目的实施进一步分析PKC调控P-TEFb的分子机理；开展系统化筛选调控P-TEFb活性关键因子的研究；并探讨这些调控机制在干细胞分化中的意义。解析这些分子机制不仅可以加深我们对转录调控机制的理解，而且也将为治疗HIV等疾病提供新思路和靶向。

本项目围绕P-TEFb（由CDK9催化亚基和CCNT或CCNK调节亚基组成的蛋白复合体）的调控机理及其对细胞分化的意义进行研究。P-TEFb是一个调控细胞生长、增殖与分化的重要蛋白激酶。其活性在细胞中受以7SK非编码RNA为骨架的RNA-蛋白复合体的调控。体外生物化学实验表明LARP7蛋白和HEXIM1蛋白与7SK非编码RNA集合后特异性募集P-TEFb，并抑制其蛋白激酶活性。但这些蛋白如何影响细胞生长及分化过程尚不清楚。本项目研究了P-TEFb调控亚基CCNK，LARP7以及HEXIM1蛋白对干细胞的影响。我们意外的发现CCNK并不如文献中报道是P-TEFb的调控亚基，而是和其他的CDK结合。同时我们发现CCNK对维持胚胎干细胞自我更新起重要作用。另一方面，我们针对LARP7在胚胎干细胞中的作用进行了分析。近期高通量测序检测发现LARP7缺失造成人类原始侏儒症，表现为在胚胎早期发育期间就出现整体生长不足的现象。我们猜想这可能是由于LARP7蛋白对胚胎干细胞的影响。我们发现LARP7调控LIN28这一重要干细胞因子表达，从而维持胚胎干细胞的增殖。这一发现很大程度上解释了人类原始侏儒症的发病机制，为产前诊断提供了依据。以上成果均以SCI论文形式发表于Cell Reports (Cell 子刊)，Journal of Biological Chemistry以及Nucleic Acids Research等国际知名学术期刊。