中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员鲍习琛团队与广州实验室研究员吴光明团队、山东理工大学教授张文胜团队合作，发现“NANOG-新生转录本-UTP15”调控轴在激活细胞多能性中发挥核心作用。近日，相关成果在线发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

UTP15在多能性调控中的机制模型。研究团队供图

研究团队运用5-乙炔基尿苷代谢标记与点击化学反应技术，系统绘制出小鼠胚胎干细胞中NANOG蛋白快速降解条件下新生转录本及其互作RNA结合蛋白的动态变化图谱。研究发现，经典rRNA生物合成调控因子UTP15具有独立于rRNA生物合成的新功能，可作为多能性相关基因转录的关键激活因子。具体而言，NANOG调控的转录过程能增强UTP15在转录起始位点的结合，这与RNA聚合酶II结合增加及更活跃的转录状态紧密相关。进一步机制研究表明，UTP15可促进RNA聚合酶II生物分子凝聚体的组装，进而驱动多能性基因的转录激活。

多能性指细胞能分化为多种细胞类型并无限增殖的状态，其调控涉及信号通路、表观遗传、转录与翻译等多个层面。少数核心主转录因子（MTFs），如NANOG、SOX2和OCT4，对维持细胞身份起主导作用。它们通过结合特定基因组区域激活核心基因表达，但作用受染色质状态影响，且直接调控的转录靶标尚需精确鉴定。

近年来，RNA结合蛋白（RBPs）在RNA代谢中的关键作用备受关注。其富含的内在无序区域可通过液-液相分离等方式参与转录调控、染色质组织等多种细胞过程。然而，RBPs如何与MTFs调控的新生RNA相互作用以共同维持细胞身份，目前仍不明确。

该研究以NANOG为代表性MTF，利用基于5-乙炔基尿苷的新生RNA测序技术分析其直接转录靶标，并应用点击化学RNA相互作用组技术，在NANOG快速降解后绘制新转录RNA相关RBPs的动态变化图谱。经筛选确定195个候选的NANOG相关RBPs，其中106个在NANOG快速降解后与新转录RNA结合减少。

进一步验证发现，小亚基加工复合物组分UTP15能识别部分NANOG转录靶标，以不依赖rRNA生物合成的方式激活多能性相关基因转录。该研究还证实，UTP15的IDR具有形成生物分子凝聚物的能力，可支持Pol II簇形成以激活基因转录。研究在小鼠胚胎干细胞中构建了NANOG-新生RNA-UTP15调控轴以维持多能性，为研究MTF在不同细胞身份中的功能提供了新策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67018-7