《Nature Communications》：Small nucleolar RNA Snora61 drives self-renewal of intestinal stem cells via initiation of Lgr5 transcription
编辑推荐：
肠道干细胞（ISCs）的自我更新调控机制是维持肠道稳态的核心，但其关键干性因子（如Lgr5）的转录启动机制尚不明确。本研究揭示，小核仁RNA Snora61通过与RNA结合蛋白RBMX互作，将HMGB2募集至Lgr5启动子区，从而激活Lgr5转录，驱动ISCs自我更新与肠道上皮再生，为靶向肠道修复的干预策略提供了新靶点。
肠道是人体最活跃的更新器官之一，其内壁覆盖着一层由多种功能细胞组成的精密“地毯”——肠道上皮。这层“地毯”需要持续、精确地自我更新，以应对日常的磨损、消化和潜在损伤。维持这一再生过程的核心引擎，是位于肠隐窝底部的肠道干细胞（Intestinal Stem Cells, ISCs）。它们像勤恳的种子，通过自我更新产生新的干细胞，并通过分化生成各种功能性的上皮细胞，是肠道稳态的“总开关”。
其中，富含亮氨酸重复序列G蛋白偶联受体5（Leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5, Lgr5）是ISC最经典的标志物，其表达水平直接关联于ISC的干性和自我更新能力。长期以来，科学家们已经知道多种信号通路（如Wnt、Notch）参与了ISC的调控，但这些通路如何精准地“拨动”Lgr5基因的转录“开关”，启动其表达，其上游的转录机制细节仍笼罩在迷雾之中。探索这一机制，不仅有助于我们更深刻地理解生命体维持组织平衡的基本原理，也为开发促进肠道损伤修复（如炎症性肠病、放化疗后肠黏膜损伤）的治疗策略提供了潜在的干预靶点。
针对这一科学谜题，研究人员开展了一项深入探索。他们发现，一个原本被认为主要参与核糖体RNA（rRNA）修饰的小核仁RNA（small nucleolar RNA, snoRNA）——Snora61，在ISC中呈现高表达。进一步研究揭示了1Snora61完全颠覆了传统认知的、独立于其经典功能的新角色：它直接结合在Lgr5基因的启动子区域，并“招募”了RNA结合蛋白RBMX，二者共同作为“分子粘合剂”，将染色质重塑蛋白HMGB2精准地“锚定”在Lgr5的启动子上。HMGB2的到来改变了局部的染色质环境，如同打开了基因的“锁”，从而成功启动了Lgr5的转录和蛋白表达。这一分子事件是驱动ISC进行自我更新的关键动力。当研究人员利用基因敲除技术在小鼠中删除Snora61后，肠道干细胞池萎缩，LGR5蛋白表达下降，肠上皮的再生修复能力严重受损。而如果同时敲除Snora61和Lgr5，则会导致更严重的ISC功能缺陷，这进一步证实了Snora61的作用主要通过调控Lgr5来实现。这项研究不仅首次揭示了一个snoRNA作为转录激活子的全新功能，更重要的是，它阐明了维持肠道干细胞干性的一个上游转录调控枢纽，为理解组织稳态和再生医学提供了崭新的视角。相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《Nature Communications》。
为开展此项研究，作者团队运用了几个关键的实验技术体系。在模型构建上，研究人员使用了Snora61条件性基因敲除小鼠模型，并联合了谱系示踪技术，在体评估Snora61缺失对ISC功能和肠道再生的影响。在分子机制探索层面，他们通过RNA免疫共沉淀（RIP）、染色质免疫共沉淀（ChIP）以及DNA pull-down等实验，系统地验证了Snora61、RBMX、HMGB2与Lgr5启动子之间的直接结合关系。此外，类器官培养技术被用来在体外三维环境中观察和量化ISC的自我更新与分化能力，为在体发现提供了有力的功能学补充证据。
Snora61在肠道干细胞中特异性高表达并定位于核质
研究人员首先通过分析单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据及原位杂交（ISH）发现，Snora61在小肠隐窝基底部的Lgr5+ISCs中表达水平最高，且其主要定位于细胞核的核质区域，而非传统的核仁区，这暗示了其可能具有非经典功能。
敲除Snora61损害肠道干细胞自我更新与肠道再生
利用条件性敲除小鼠模型，研究者观察到，缺失Snora61后，小肠隐窝中ISC标志物（如Olfm4）阳性的细胞数量显著减少，肠类器官的形成能力与生长速度也大幅下降。在体内损伤再生模型中，Snora61缺失小鼠的肠道上皮修复能力明显滞后，证实了Snora61对于维持ISC库稳态和驱动损伤后再生至关重要。
Snora61直接结合Lgr5启动子并招募RBMX和HMGB2以激活转录
机制研究表明，Snora61能够通过一段特异性序列直接结合到Lgr5基因的启动子区域。进一步研究发现，Snora61与RNA结合蛋白RBMX发生相互作用，并以此为“桥梁”，将染色质相关蛋白HMGB2募集至Lgr5启动子。ChIP-qPCR实验证实，敲低Snora61或Rbmx都会导致HMGB2在Lgr5启动子上的富集显著减少。
Snora61通过激活Lgr5转录驱动干细胞自我更新
功能回复实验证明，Snora61对ISC自我更新的促进作用依赖于其对Lgr5转录的激活。在Snora61敲除的类器官中回补LGR5蛋白，可以部分挽救其生长缺陷。反之，在Snora61敲除的基础上再敲除Lgr5，会导致ISC功能和肠道再生出现更为严重的复合缺陷表型，这强有力地证明了Snora61-RBMX-HMGB2轴是通过上调Lgr5表达来发挥功能的。
综上所述，本研究得出了一个清晰的结论：小核仁RNA Snora61是调控肠道干细胞（ISC）自我更新的一个关键上游转录激活因子。它通过直接结合Lgr5基因启动子，并与RBMX蛋白协作，将HMGB2蛋白募集至该位点，从而启动Lgr5的转录。LGR5的表达进而驱动了ISCs的自我更新，并促进分化上皮细胞的增殖，共同维护肠道上皮的稳态与再生能力。这项研究的重大意义在于，它首次揭示了一类snoRNA分子能够作为基因特异性转录调控因子发挥作用，极大地拓展了非编码RNA（ncRNA）的功能范畴。更为重要的是，该研究阐明了维持肠道干细胞干性的一个全新转录启动机制，将Snora61-RBMX-HMGB2确立为Lgr5表达的上游核心调控轴。这一发现不仅深化了对肠道稳态基本生物学原理的理解，也为未来开发针对肠道损伤、衰竭或肿瘤（许多肠道肿瘤依赖于Lgr5+干细胞）的创新治疗策略，提供了一个前所未有的潜在分子靶点。
