综述：RNA功能障碍在年龄相关性黄斑变性中的作用：U1 snRNP复合体和神经退行性疾病的作用

《International Journal of Retina and Vitreous》：RNA dysfunction in age-related macular degeneration: the role of U1 snRNP complex and neurodegenerative diseases

这篇综述深入探讨了U1小核核糖核蛋白（U1 snRNP）复合体功能障碍在年龄相关性黄斑变性（AMD）发病机制中的新兴作用。文章系统性地阐述了U1 snRNP在RNA共转录和pre-mRNA剪接中的核心功能，及其失调如何导致转录组不稳定性、蛋白稳态失衡、细胞应激和慢性炎症，从而驱动视网膜变性。作者提出，靶向U1 snRNP功能校正可能为延缓、阻止或恢复AMD及相关年龄相关疾病提供一种创新的上游治疗策略，为多靶点治疗开辟了新视角。

　　

背景

年龄相关性黄斑变性（AMD）是老年人不可逆中心视力丧失的主要原因，是一种受衰老、遗传和环境因素共同影响的进行性神经退行性疾病。全球AMD患者人数预计将从2020年的1.96亿增至2040年的2.88亿。干性（非渗出性）AMD约占病例的90%，其特征是视网膜下玻璃膜疣（drusen）的逐渐积累，导致视网膜色素上皮（RPE）萎缩和光感受器（PR）丧失。湿性（渗出性）AMD则更为严重，以脉络膜新生血管（CNV）为特征。目前，湿性AMD可通过抗血管内皮生长因子（VEGF）药物治疗，而干性AMD的治疗选择有限，主要侧重于延缓疾病进展的补充疗法和针对补体通路、氧化应激等途径的在研药物。

RNA生物学

人类转录组包括占总量4%的信使RNA（mRNA）和占96%的非编码RNA（ncRNA）。ncRNA进一步分为看家ncRNA（如tRNA、rRNA、snoRNA、snRNA）和调控性ncRNA（如miRNA、lncRNA）。RNA剪接是由剪接体执行的精确过程，该巨型复合物（约3 MDa）包含U1、U2、U4、U5、U6 snRNP以及超过170种相关蛋白。剪接体识别pre-mRNA上的5'供体位点、3'受体位点和分支点，切除内含子，连接外显子，形成成熟mRNA。

U1 snRNP复合体

U1 snRNP是剪接体的关键组分，也是人类细胞中最丰富的核糖核蛋白（RNP）复合体，每个细胞约有百万个拷贝。它由U1 snRNA、七个Sm蛋白以及U1-A、U1-C和U1-70K蛋白组成。U1 snRNP不仅负责识别5'剪接位点并启动剪接体组装，确保剪接保真度，还通过与RNA聚合酶II（RNA Pol II）相互作用，协调转录动力学和mRNA稳定性，实现共转录剪接，这对长基因的完整表达至关重要。

选择性剪接与共转录

选择性剪接（AS）能从单个pre-mRNA产生多种mRNA亚型，极大地增加了蛋白质组的多样性。与组成型剪接（固定外显子连接）不同，AS是一个受调控的过程，对神经发生、迁移和突触功能等至关重要。转录组分析显示，视网膜光感受器细胞存在异常高水平的AS，这与光感知功能密切相关。U1 snRNP的另一个关键功能是抑制过早的切割和聚腺苷酸化（PA），通过掩盖隐蔽的PA位点来确保转录本完整性，这对于长基因（尤其是内含子长的基因）的完整转录至关重要。

表观转录组

表观转录组指RNA的化学修饰（如m⁶A），这些修饰在不改变RNA序列的情况下调控其代谢。视网膜细胞，特别是RPE和PR细胞，由于终身暴露于光照、高代谢需求及有限的再生能力，对表观转录组变化高度敏感。氧化应激等因素可影响ncRNA的表达，从而在AMD、阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）等疾病中发挥作用。

发育与衰老视网膜中的RNA功能障碍

衰老是AMD的主要风险因素，伴随着多种分子和细胞水平的变化，如表观遗传修饰、基因组不稳定性、代谢改变、错误折叠蛋白积累、自噬和吞噬功能受损、慢性炎症等。大脑和视网膜对这些损伤高度敏感。衰老与U1 snRNP稳态的改变明确相关。U1 snRNP水平降低会损害共转录加工，导致长基因过早转录终止，产生无功能RNA、截短蛋白和改变基因亚型，从而损害细胞功能。长基因的转录需要更多时间和能量，因此在衰老过程中更易受影响，表达水平下降，而短基因则可能维持甚至表达增加。

U1 snRNP功能障碍相关的AMD发病潜在机制

RPE细胞由于持续暴露于高光氧环境，极易发生氧化应激。衰老和环境因素使RPE细胞承受慢性累积损伤。氧化应激和线粒体损伤激活内在凋亡途径，导致细胞色素c释放和caspase-9/3激活。被激活的caspase-3会切割U1 snRNP复合体的关键组件U1-70K和Sm蛋白，破坏mRNA剪接机制，导致错误加工的转录本积累和蛋白聚集。同时，caspase-3还会切割自噬和吞噬的关键调节因子Beclin-1、ATG5和MerTK，损害RPE细胞清除受损组分和每日吞噬PR外节的能力，导致细胞碎片积累。衰老和补体系统的遗传变异会加剧这一恶性循环，推动AMD进展。

遗传性视网膜疾病中的RNA剪接体功能障碍

许多遗传性视网膜疾病（IRD）源于剪接体蛋白或其调节因子的突变，破坏了正常的亚型产生。神经组织（包括视网膜）的AS事件数量最多。PRPF3、PRPF4、PRPF6、PRPF8、PRPF31等前mRNA加工因子（PRPF）的突变与多种IRD相关，如视网膜色素变性（RP）。视网膜对剪接扰动特别敏感，因为其功能依赖于光转导和视觉循环中长基因的精确剪接。

U1 snRNP功能障碍在神经退行性疾病及其他疾病中的作用

剪接缺陷，特别是长基因的剪接缺陷，与多种神经退行性疾病有关，如AD、PD、亨廷顿病、肌萎缩侧索硬化（ALS）和脊髓性肌萎缩（SMA）。在AD中，U1 snRNP（尤其是U1-70K）水平的改变与神经元维持和突触功能关键基因的失调相关。淀粉样前体蛋白（APP）和微管相关蛋白TAU（MAPT）等长基因尤其依赖精确剪接。APP加工异常产生易于错误折叠和聚集的Aβ肽，其在AD和AMD的沉积物（如大脑斑块和视网膜玻璃膜疣）中均有发现，支持了涉及长错误折叠蛋白和慢性炎症的共享致病机制。TAU蛋白异常磷酸化（p-TAU）导致神经原纤维缠结形成，这在AD和青光眼性视神经病变（GON）影响的视网膜神经节细胞（RGC）中均有发现。U1 snRNP生物发生的破坏可能是连接脑部和视网膜神经退行性疾病的共同潜在机制。

对AMD新型RNA治疗策略的启示

靶向U1 snRNP功能校正代表了一种有前景的上游治疗策略。临床前研究已展示了几种U1导向的治疗方式，例如工程化U1 snRNA和APT20TTMG（一种旨在结合U1 snRNP和pre-mRNA保守区域以稳定剪接体组装的新型平台）。在阿尔茨海默病模型中，用APT20TTMG治疗性校正U1 snRNP功能可全局性归一化剪接模式，减少病理TAU积累和Aβ负荷。鉴于AD和AMD之间存在分子相似性（如TAU磷酸化、Aβ沉积和长基因易损性），这些发现为U1靶向疗法作为治疗AMD等年龄相关神经退行性疾病的统一策略提供了临床前支持。将此类疗法转化为AMD治疗需要优化的黄斑部递送系统（如AAV载体或化学稳定性寡核苷酸），并严格评估脱靶效应。

结论

RNA剪接和U1 snRNP复合体的功能是基因表达调控的核心。U1 snRNP的年龄敏感性功能障碍为理解AMD的发病机制提供了一个新的框架，将其与更广泛的神经退行性疾病联系起来。针对这一节点的干预措施有望通过解决转录组不稳定性这一根本问题，为延缓或逆转AMD及相关疾病的进展提供创新疗法。