综述:衰老过程中RNA与蛋白质的降解
《Cellular Signalling》:RNA and protein degradation in the aging process
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时间:2025年10月12日
来源:Cellular Signalling 3.7
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本综述系统阐释衰老进程中RNA与蛋白质降解失衡的核心机制,提出衰老相关降解重编程(SADR)概念,揭示RNA结合蛋白(RBPs)、泛素-蛋白酶体系统(UPS)和自噬-溶酶体通路在维持细胞稳态中的关键作用,为靶向干预年龄相关疾病提供新视角。
RBPs and cellular senescence
细胞内RNA稳定性受内外因素共同调控。温度波动、pH变化和氧化应激等外部刺激可显著影响RNA结构完整性,而内部因素如特定RNA基序与蛋白质的相互作用同样关键。RNA结合蛋白(RBPs)通过识别顺式作用元件与非共价相互作用稳定或 destabilize 转录本。衰老过程中,RBP功能失调导致选择性降解异常:例如HuR蛋白通过结合AU富集元件(ARE)稳定促生存基因转录本,其年龄相关性下调加速衰老;AUF1则通过促进肿瘤抑制因子mRNA降解推动癌变。这些RBP的活性受磷酸化、甲基化等翻译后修饰精密调控,构成衰老相关降解重编程(SADR)的核心分子基础。
Protein stability and cellular senescence
蛋白质稳态(Proteostasis)的崩溃是细胞衰老的标志。泛素-蛋白酶体系统(UPS)和自噬-溶酶体途径协同清除错误折叠蛋白与受损细胞器,但随年龄增长效率显著下降。UPS功能衰退导致核因子κB(NF-κB)等炎症通路激活蛋白异常积聚,触发衰老相关分泌表型(SASP)。自噬相关基因(ATGs)表达下调使自噬流受损,加速p53等衰老相关蛋白的累积。分子伴侣如热休克蛋白70(HSP70)通过协助蛋白质正确折叠抵抗衰老,但其表达在老年组织中普遍降低。值得注意的是,某些促衰老蛋白(如p16INK4a)的稳定性增加直接驱动细胞周期停滞,而功能蛋白(如线粒体复合物亚基)的过度降解则导致能量代谢危机。
靶向降解通路为年龄相关疾病治疗提供新策略。针对RBP功能的小分子调节剂(如AUF1抑制剂)可恢复关键mRNA稳定性;自噬激活剂雷帕霉素通过抑制mTOR信号增强毒性蛋白清除;泛素化调节剂可特异性促进致病蛋白降解。在神经退行性疾病中,调控TDP-43等RBP的活性可减少tau蛋白聚集;针对肌肉减少症,抑制MuRF1等E3连接酶能减缓肌纤维降解。这些干预策略需平衡降解选择性,避免正常功能分子丢失。
RNA与蛋白质降解机制的协同失调是衰老的核心驱动力。SADR通过选择性 destabilization 与异常累积破坏细胞内环境稳定,RBP网络与蛋白酶解系统的交互作用构成复杂调控轴。恢复降解平衡有望同步改善多种衰老表型。
降解重编程研究仍面临挑战:需阐明特定RBP在不同组织中的时序性变化规律,解析UPS组分选择性失活的分子开关,开发组织特异性降解调控工具。联合靶向RNA与蛋白质稳定性可能为协同抗衰老提供新范式。
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林俊强:审校与监督;邱烨:原创撰写与可视化;叶春:数据管理;张宇涵:形式分析;曾子乐:项目管理;姚炳涛:调研;胡依丹:图表设计;赵立敏:资金获取与资源协调。
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感谢李梦媛博士的专业建议与Christine Watts博士的文字润色。本文插图使用BioRender绘制。研究受国家自然科学基金(32200679、82260488)、江西省"双千计划"(jxsq2023101075)及北京市科技计划等项目支持。
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