2023年8月9日，我院陆华松实验室与复旦大学陈飞研究员团队合作在Nature杂志在线发表题为“R-loop dependent promoter-proximal termination ensures genome stability”的研究论文。这项工作首次报道了由INTAC复合物与单链DNA识别复合物SOSS形成的新型复合物（命名为SOSS-INTAC复合物），发现其以凝聚体的形式调节细胞内R-loop水平，维持基因组稳定性，展示了SOSS-INTAC复合物在转录与基因组稳定性维持中的“双重质控”重要功能。

高等生物的正常发育及细胞对外界压力的响应需要各类基因的动态表达来参与完成。其中，转录是基因表达的第一步，它的精准调控对维持细胞功能至关重要。由RNA聚合酶II（Pol II）介导的基因转录包括转录起始、近端启动子暂停、延伸和终止等步骤。Pol II完成转录起始后，会受负性延伸复合物NELF和DISF的调控，在近端启动子附近发生短暂暂停。这些处于暂停状态的Pol II可由蛋白激酶复合物P-TEFb激活，进入有效延伸(productive elongation)阶段；抑或在包含磷酸酶活性的INTAC复合物作用下，完成转录早期终止（promoter-proximal premature termination）。因此，在启动子近端区域发生暂停的Pol II及其命运决定是转录精准调控的关键质控环节之一。

当Pol II发生暂停时，新生RNA易与打开的双链DNA互补配对，形成稳定的DNA-RNA-DNA三链结构（称为R-Loop），该结构在转录和基因组稳定性维持中扮演着“双刃剑”的角色。一方面，R-Loop能够显著增加染色质可及性，促进基因转录和DNA损伤修复；另一方面，异常累积的R-Loop会阻滞Pol II和复制叉前行，引发转录与复制机器冲突，造成基因组不稳定。因此，R-Loop水平的稳态维持是保障基因组稳定性的重要质控环节。然而，关于R-Loop如何被精确识别并移除的具体分子机制仍未得到完全解析。

该项工作中，研究者首先利用质谱手段和生化实验鉴定了SOSS复合物与INTAC复合物形成稳定复合体SOSS-INTAC。其中，SSB1亚基具有单链DNA结合能力，能够识别启动子附近R-Loop，帮助SOSS-INTAC复合体定位在染色质上。INTAC复合物的核酸内切酶亚基INTS11进一步剪切新生RNA，诱导转录提前终止。该过程还有核酸外切酶Exosome和XRN2等的参与，帮助进一步消融R-Loop。当细胞内的SOSS-INTAC复合体发生缺失时， R-Loop会出现大量累积，进而引发DNA损伤和基因组不稳定。进一步，研究者发现SSB1亚基表现出很强的相分离能力，能形成具有液滴属性的凝聚体，并富集INTAC复合体。同时，SSB1的相分离能力与细胞内R-Loop的累积水平密切相关。当细胞表达缺失相分离能力的SSB1突变体时，会出现R-Loop消除异常的表型，突显了SOSS-INTAC凝聚体在维持基因组稳定性中的重要功能。

综上所述，该工作首次鉴定了一个基因转录和基因组稳定性调控复合物SOSS-INTAC，并揭示了其在基因转录调控和基因组稳定性维持中的“双重质控”功能，是基因转录与基因组稳定性交叉研究领域的又一突破性发现。

复旦大学附属肿瘤医院徐从玲博士，我院博士研究生李呈瑜，复旦大学陈吉伟博士和博士研究生熊燕为论文共同第一作者。陆华松研究员和陈飞研究员为共同通讯作者。陆华松实验室常年招收具有分子与细胞生物学研究背景的研究生与博士后，欢迎对基因转录调控与无膜凝聚体功能研究感兴趣的同学加入。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06515-5

图1: SOSS-INTAC复合物在转录与基因组稳定性维持中的工作模式图