Science｜震惊！首次发现大脑神经细胞中的某些 RNA 分子终生不会更新

在一项新的研究中，来自德国埃尔朗根-纽伦堡大学、德国神经退行性疾病中心、德国糖尿病研究中心、德累斯顿工业大学、美国索尔克生物研究所和奥地利科学技术研究所的研究人员证实大脑神经细胞中的某些 RNA 分子终生不会更新。相关研究结果发表在2024年4月5日的Science期刊上，论文标题为“Lifelong persistence of nuclear RNAs in the mouse brain”。

RNA 通常是寿命很短的分子，会根据环境条件不断重建。这些作者希望通过这项新研究的成果，破译大脑复杂的衰老过程，并更好地了解相关的退行性疾病。

人体内的大多数细胞都会定期更新，从而保持活力。但也有例外：心脏、胰腺和大脑中的细胞在整个生命周期中都不会更新，但仍要保持完全正常的工作状态。

论文共同通讯作者、埃尔朗根-纽伦堡大学神经表观基因组学教授Tomohisa Toda 博士说，“衰老的神经元是阿尔茨海默病等神经退行性病变的重要风险因素。深入了解细胞衰老过程以及那些维护细胞基本功能的关键组件，对于开发有效的治疗方法至关重要。”

在这项新颖的研究工作中，研究团队揭示了大脑衰老过程中的一个核心要素：首次证明了一部分负责保护遗传物质的核糖核酸分子具有与神经元同等的长寿属性。Toda博士对此感到惊讶：“与相对稳定的DNA不同，大多数RNA分子的寿命十分短暂且处于不断替换的状态，而此次发现的某些RNA分子却能伴随神经元终身存在。”

为了确定 RNA 分子的寿命，Toda及其团队与奥地利科技研究所细胞生物学家Martin Hetzer教授的团队进行了合作。

凭借在表观遗传学和神经生物学方面的深厚造诣，Toda博士阐述：“我们巧妙地运用荧光标记技术追踪了RNA分子在小鼠脑细胞中的存续状况，令人惊奇的是，我们甚至能在相当于人类七旬老人的两岁小鼠体内，识别出带有荧光标记的长寿命RNA（long-lived RNA, LL-RNA）。不仅在成熟的神经元中，还在大脑的成体神经干细胞中发现了此类LL-RNA。”

图片来自Science, 2024, doi:10.1126/science.adf3481

此外，他们还发现LL-RNA往往位于细胞核中，与染色质紧密相连，其中染色质是由DNA和蛋白组成的复合物，经浓缩后会形成染色体。

这表明LL-RNA 在调节染色质方面发挥着关键作用。为了证实这一假设，这些研究人员在成年神经干细胞模型的体外实验中降低了LL-RNA的浓度，结果发现染色质的完整性受到了严重损害。

Toda博士进一步阐释：“我们现在有足够的证据相信，LL-RNA在基因组稳定性长期维护以及神经细胞生存全程中均发挥了核心作用。未来的科研项目将深入探究LL-RNA长期稳定的生物物理机制。我们期待能更多地揭示LL-RNA在染色质调控中的生物功能细节，同时探索衰老过程对这些精细调控机制的影响。”

参考资料：

Sara Zocher et al. Lifelong persistence of nuclear RNAs in the mouse brain. Science, 2024, doi:10.1126/science.adf3481.

Neuroscientists at FAU discover building blocks in nerve cells that last a life time
https://www.fau.eu/2024/04/05/news/research/rna-that-doesnt-age/