本文作者：@馬猴

亞利桑那大學(xué)——神經(jīng)科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)

今天要介紹的這項(xiàng)研究，初期看起來和抗衰老毫不相干，實(shí)際上卻引出了一種嶄新的“續(xù)命”思路。

在傳統(tǒng)觀念中，RNA的作用是被翻譯成特定的蛋白質(zhì)進(jìn)而行使特定的職能，但也有一些叫做作長非編碼（lncRNA）的RNA不編碼任何蛋白質(zhì)，因此在長期以來被稱為 “廢品RNA”[1]。但以哈佛大學(xué)為首的國際科研團(tuán)隊(duì)在近期研究中發(fā)現(xiàn)，有一種名為Snhg12的lncRNA與動(dòng)脈粥樣硬化和細(xì)胞衰老有著密切的聯(lián)系。

這一令人驚喜的發(fā)現(xiàn)于2020年2月19日發(fā)表在頂級(jí)期刊《Science Translational Medicine》上。

一. 研究過程

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Snhg12主要表達(dá)在內(nèi)皮細(xì)胞中，使用基因手段減弱其在小鼠動(dòng)脈內(nèi)膜中的表達(dá)會(huì)提升粥樣硬化病灶的形成，而過表達(dá)Snhg12則能有效緩解病灶，說明這種lncRNA在動(dòng)脈粥樣硬化中扮演的角色遠(yuǎn)比想象中重要。由于RNA通常需要與其他蛋白質(zhì)互動(dòng)才能產(chǎn)生作用，識(shí)別Snhg12的搭檔蛋白質(zhì)便成了研究的下一個(gè)目標(biāo)。

左：抑制Snhg12導(dǎo)致病灶面積增大。右：注射Snhg12顯著降低病灶面積。

研究人員首先在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有一種DNA依賴性蛋白激酶（DNA-PK）與Snhg12的結(jié)合率極高，便將它認(rèn)定為主要候選人。后續(xù)活體實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)對(duì)患有動(dòng)脈粥樣硬化的小鼠注射Snhg12會(huì)顯著回升其DNA-PK水平。同時(shí)，升高DNA-PK的純度也會(huì)大幅度提升Snhg12的表達(dá)。這種遠(yuǎn)超其他候選的高度相關(guān)性使研究人員確認(rèn)DNA-PK既是Snhg12的搭檔蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)印跡法（Western Blot）顯示注射Snhg12能恢復(fù)小鼠的DNA-PK水平。

USF-2：上游刺激因子2。

為了進(jìn)一步探索Snhg12和DNA-PK與動(dòng)脈粥樣硬化的作用關(guān)系，研究人員分別削弱了小鼠中Snhg12和DNA-PK的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)對(duì)任何一方的削弱都會(huì)引發(fā)DNA損傷的提升。DNA損傷可能造成動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)失衡，影響血管壁對(duì)膽固醇交通的調(diào)控，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。大量后續(xù)試驗(yàn)印證了這一假說，并且表明Snhg12可以經(jīng)由DNA-PK修復(fù)DNA損傷進(jìn)而預(yù)防DNA損傷積累。

抑制Snhg12導(dǎo)致斑塊壞死提升，加劇病情。

這一意外發(fā)現(xiàn)把這項(xiàng)研究和抗衰老聯(lián)系了起來。細(xì)胞衰老的一個(gè)重要標(biāo)識(shí)就是DNA損傷累積引起的基因組不穩(wěn)定[3]。而DNA-PK的作用就是識(shí)別DNA損傷并進(jìn)行修復(fù)，防止損傷的積累，預(yù)防衰老[4]。考慮到Snhg12對(duì)DNA-PK的調(diào)控作用，研究人員立刻意識(shí)到了Snhg12與內(nèi)皮細(xì)胞衰老間的潛在關(guān)系。

接下來一系列的數(shù)據(jù)顯示，小鼠細(xì)胞中衰老標(biāo)識(shí)p16和p21（兩種CDKs抑制因子，會(huì)擾亂細(xì)胞周期。他們的表達(dá)水平會(huì)在衰老過程中顯著升高，因此被視為重要的衰老標(biāo)識(shí)）的表達(dá)會(huì)隨著對(duì)Snhg12的抑制而提升。同時(shí)，過表達(dá)Snhg12能有效降低小鼠和人類動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中的另一種衰老標(biāo)識(shí)（衰老相關(guān)的β半乳糖苷酶）水平。說明Snhg12引發(fā)的DNA修復(fù)機(jī)制對(duì)細(xì)胞衰老具有調(diào)控作用。

抑制Snhg12提升細(xì)胞衰老標(biāo)識(shí)p16和p21的表達(dá)。

強(qiáng)化Snhg12表達(dá)顯著降低細(xì)胞衰老標(biāo)識(shí)betagal水平。

Snhg12還能通過另一套機(jī)制影響內(nèi)皮細(xì)胞的衰老：線粒體應(yīng)激。DNA損傷修復(fù)需要極高的能量投入，因此會(huì)加速線粒體對(duì)NAD 的消耗，增加NADH的生產(chǎn)，最終引發(fā)線粒體應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。實(shí)驗(yàn)顯示，對(duì)Snhg12的抑制會(huì)降內(nèi)皮細(xì)胞低線粒體中NAD /NADH的比例，而這種變化可以被供給NAD 的前體所逆轉(zhuǎn)。這一結(jié)果再次印證了缺乏Shng12會(huì)導(dǎo)致DNA損傷的增加，并且暗示這種損傷累積會(huì)引發(fā)諸如線粒體應(yīng)激等多種衰老相關(guān)的癥狀。遺憾的是，Snhg12對(duì)衰老的這種調(diào)控作用是否存在于其他細(xì)胞類型中仍然有待考證。

二. 研究小結(jié)

在這項(xiàng)研究中，一度被認(rèn)為是“廢品RNA”的長非編碼RNA實(shí)際上是動(dòng)脈粥樣硬化和血管衰老的重要調(diào)控者。通過恢復(fù)Snhg12的表達(dá)來限制DNA損傷累積或許將會(huì)成為一種全新的血管和衰老癥狀療法。

更重要的是，雖然非編碼RNA不能被翻譯為蛋白質(zhì)，但作為一種在進(jìn)化的選擇下依然被多種物種保留的基因元素，我們有理由認(rèn)為它在生物體內(nèi)實(shí)際扮演著重要的角色。而今回Snhg12的發(fā)現(xiàn)也再次強(qiáng)調(diào)了這一理論。隨著對(duì)這種獨(dú)特RNA的理解的深入，新興的RNA療法也將得到更好的發(fā)展，為更多疾病和衰老提供更安全有效的干預(yù)策略。