综述:mRNA翻译调控在组织再生中的作用

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:Current Opinion in Genetics & Development 3.7

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  (编辑推荐)本综述系统阐述了损伤后mRNA翻译(mRNA translation)快速上调通过核糖体生物发生(ribosome biogenesis)、mTORC1信号通路等机制促进组织再生的研究进展,揭示了RNA结合蛋白(RBPs)、UTR序列特征及表观调控在再生医学中的潜在应用价值。

  

引言

再生被定义为细胞、组织或器官损伤后的修复过程。脊椎动物再生能力差异显著:斑马鱼和新生小鼠心脏损伤后表现卓越再生能力,而成年哺乳动物则受限。研究表明,去分化、转分化及组织干细胞增殖等过程与再生差异相关,但分子机制尚未完全阐明。近年来,除转录调控外,mRNA翻译调控在再生中的作用日益受到关注。

全局蛋白合成与mRNA特异性翻译的调控

细胞通过双重机制响应损伤:全局蛋白合成依赖核糖体数量及关键翻译因子(如eIF4E)的可用性,变化幅度较小;而mRNA特异性翻译则通过5'UTR/3'UTR序列长度、二级结构等选择性激活特定mRNA(如含TOP序列的mRNA),变化幅度可达百倍。翻译起始阶段(initiation)是核心调控节点,受mTORC1-4EBP1轴精密调控。

损伤后全局蛋白合成的快速上调

从蝾螈到哺乳动物,损伤后蛋白合成激增是保守特征。再生优势物种(如斑马鱼)中,mTORC1通过磷酸化4EBP1释放eIF4E,驱动核糖体生物发生。表观调控因子如Lin28(一种RNA结合蛋白)通过抑制let-7微RNA促进翻译重编程,诱导细胞进入"祖细胞样状态"。

器官特异性再生机制

肝脏作为哺乳动物唯一具备高再生能力的器官,在切除90%质量后仍可完全再生。研究揭示mTORC1在肝区2(zone 2)和胆管上皮细胞(BECs)依赖性再生中的核心作用。相较之下,心脏再生依赖心肌细胞去分化,而Lin28过表达可激活代谢重编程(如糖酵解上调)促进修复。

因子诱导再生

化学重编程人类细胞与蝾螈肢体再生存在基因表达谱相似性。截肢后,结缔组织细胞去分化形成芽基(blastema),重新表达胚胎肢体发育程序。Lin28通过调控mRNA翻译协调代谢转换(如OXPHOS向糖酵解转变),为人工诱导再生提供新思路。

结论

肝脏再生能力为何优于其他器官仍是未解之谜。单细胞多组学技术将助力解析再生中特异性翻译的mRNA群体。靶向mTORC1、RNA修饰(如m6
A)或RBPs的干预策略,有望为退行性疾病治疗开辟新途径。

(注:实验室资助信息显示通讯作者单位包括NIH和加拿大卫生研究院,证实为国外研究团队)

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