海马区线性多聚泛素化（M1）的年龄依赖性变化及其对记忆调控的影响

针对衰老相关记忆衰退的分子机制不明问题，研究人员通过蛋白质组学分析发现海马区线性多聚泛素化（M1）在老年大鼠中静息态升高而学习后降低，与年轻大鼠相反。利用CRISPR-dCas9技术增强M1可改善年轻大鼠记忆，但对老年个体无效，揭示了M1在记忆形成中的关键作用及年龄依赖性调控差异，为衰老认知障碍提供了新靶点。

　　

随着年龄增长，约40%的65岁以上人群会经历记忆衰退，这常是痴呆和阿尔茨海默病（AD）的前兆。海马区作为记忆整合的核心脑区，其功能随衰老显著退化，但具体分子机制尚未完全阐明。过去研究多聚焦于泛素-蛋白酶体系统（UPS）的蛋白降解功能异常，而忽略了泛素化修饰的其他作用形式——尤其是唯一非赖氨酸连接的多聚泛素化类型，即线性多聚泛素化（M1）。这种由LUBAC复合体（含HOIL-1、HOIP/RNF31和SHARPIN）催化的修饰不依赖蛋白酶体降解，此前仅在杏仁核中被发现与恐惧记忆形成相关。然而，M1在衰老大脑中的动态变化及其对记忆的影响仍是未知领域。

为解答这一问题，美国弗吉尼亚理工学院的研究团队通过TUBE-LC/MS蛋白质组学技术，系统分析了年轻（3月龄）、中年（12月龄）和老年（24月龄）雄性大鼠海马区的M1修饰谱。研究发现，静息状态下老年海马区的M1水平显著高于年轻个体；但学习任务后，年轻大鼠的M1修饰增加，老年个体却出现反常下降。进一步通过CRISPR-dCas9技术上调海马区RNF31（M1关键连接酶）表达，发现仅年轻大鼠的记忆能力得到增强，老年个体则无改善。这一成果发表于《Neurobiology of Learning and Memory》，揭示了M1修饰在记忆调控中的年龄依赖性差异，为理解衰老认知障碍提供了新视角。

关键技术方法
研究采用TUBE-LC/MS（泛素链捕获结合液相色谱-质谱）技术无偏检测海马区M1修饰蛋白；利用CRISPR-dCas9系统靶向调控RNF31基因表达；行为学采用经典恐惧条件反射范式评估记忆；实验对象为美国国家衰老研究所（NIA）提供的3-24月龄雄性Fischer 344大鼠。

研究结果

1. 线性多聚泛素化在生命周期中的变化
   热图分析显示，海马区M1修饰蛋白在老年大鼠中整体上调，涉及突触可塑性和能量代谢相关通路。

2. 学习行为对M1修饰的年龄特异性影响
   恐惧条件反射后，年轻大鼠海马区M1修饰增加，而老年个体出现显著降低，提示衰老可能逆转M1对学习的响应模式。

3. CRISPR干预的效果差异
   上调RNF31可增强年轻大鼠的恐惧记忆，但老年个体即使M1水平提高，记忆功能仍无改善，表明衰老海马区存在M1信号通路的功能性失联。

结论与意义
该研究首次揭示M1修饰在衰老海马区中的双重异常：静息态过度激活与学习诱导的应答缺失。尽管M1是记忆形成的必要调控因子，但其在老年大脑中的功能可塑性已显著受限。这一发现挑战了单纯“补充缺失分子”的抗衰老策略，提示未来需针对年龄相关的信号通路重组开展干预。研究为开发区分性治疗策略（如年轻个体靶向M1增强、老年个体探索替代通路）提供了理论依据，并推动了对非降解型泛素化在神经退行性疾病中作用的深入研究。