多能干细胞具有发育的全能性，可在体外分化为各类组织、细胞，具有广阔的应用前景: 可以作为再生医学中的重要种子细胞，也可以在药物研究中筛选临床治疗药物，还可以在体外模拟发育的过程。由于发育地位特殊，多能干细胞基因组具高度稳态（如小鼠胚胎干细胞的基因组变异率仅为胚胎成纤维细胞的1/100）。然而，多能干细胞在体外长期大量扩增培养、持续的DNA复制及特殊的细胞周期往往导致基因组变异，破坏其分化潜能，并产生致瘤风险，成为多能干细胞广泛应用特别是走向临床应用的瓶颈难题。研究多能干细胞维持基因组稳态的特殊机制，有助于解决长期大量扩增培养产生的基因组变异难题。

　　DNA复制是细胞基因组不稳定的最主要的原因。在遭遇DNA复制障碍时，停顿的 DNA 复制叉不稳定，易发生坍塌，形成DNA双链断裂。DNA双链断裂(DSB)是一种极为严重的DNA损伤形式, 错误的DSB的修复，将导致细胞死亡或癌变。为避免复制叉坍塌，细胞可利用低保真的DNA聚合酶REV1直接进行跨损伤DNA合成（Translesion DNA synthesis， TLS）。 若细胞遭遇DSB，细胞主要通过以下三种方式修复DNA：非同源末端连接（nonhomologous end joining, NHEJ），同源重组修复（homologous recombination, HR），和微同源末端连接修复（microhomology-mediated end-joining, MMEJ）。其中MMEJ修复途径保真度最差，突变率最高，由Polq基因编码的Polθ介导。面临巨大复制压力的胚胎干细胞如何避免低保真的DNA复制和修复方式，维持极高的基因组稳态，其中机制并不清楚。

　　最近，郑萍团队发现：在小鼠胚胎干细胞中，许多经典的DNA损伤反应基因具有 “隐藏外显子”(cryptic exon)插入事件。“隐藏外显子”的插入导致mRNA翻译提前终止，破坏蛋白翻译和功能。该研究聚焦于参与TLS途径的Rev1基因和参与MMEJ途径的Polq基因。二者在小鼠胚胎干细胞中存在高比例的“隐藏外显子”插入，使得小鼠胚胎干细胞中正常的REV1和POLθ蛋白表达显著降低，从而抑制TLS和MMEJ途径。为找到调节二者的剪接因子，研究人员体外合成了Rev1的“隐藏外显子”，利用体外RNA-pulldown鉴定了Rev1 “隐藏外显子”的结合蛋白DPPA5A（小鼠胚胎干细胞特异表达蛋白）。在小鼠胚胎干细胞中，敲低Dppa5a 可减弱 Rev1 和Polq的“隐藏外显子”插入频率，增强TLS 和 MMEJ途径的活性，抑制同源重组修复。Dppa5a敲低细胞表现出基因组不稳定的表型，包括非整倍体的细胞增加，染色体发生黏连，易于在体内形成畸胎瘤等。与之相反，在体细胞中过表达Dppa5a 表现出相反的表型。机制研究表明，DPPA5A直接结合到Rev1“隐藏外显子”的GA富集区，与剪接复合体中的U2相互作用，促进Rev1的“隐藏外显子”插入。该研究揭示了多能干细胞保持高保真DNA复制和修复的新机制，研究结果 “DPPA5A suppresses the mutagenic TLS and MMEJ pathways by modulating the cryptic splicing of Rev1 and Polq in mouse embryonic stem cells” 于2023年7月17日发表在《PNAS》期刊上。

　　郑萍课题组的博士生姜方洁与副研究员王林为该文的共同第一作者，郑萍研究员为通讯作者。该研究由国家重点研发计划（2021YFA1102000）、国家自然科学基金(31930027)和云南省基础研究计划(202301AS070062)资助完成。文章链接: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305187120