单核细胞分化过程中tRNA来源短链非编码RNA的调控特征及其在巨噬细胞存活中的关键作用

这篇研究揭示了单核细胞向巨噬细胞分化过程中tRNAHisGUG来源的5'-片段（5'-HisGUG）的动态调控机制及其功能。通过小RNA测序和功能实验，发现5'-HisGUG在分化过程中显著下调，并通过转染实验证实其过表达会降低巨噬细胞在凋亡应激下的存活率。研究首次提出5'-HisGUG可能作为"干扰性RNA（oRNA）"调控细胞存活，为理解tRNA片段（tDRs）在免疫细胞命运决定中的作用提供了新视角。

　　

ABSTRACT

单核细胞作为白细胞亚群，在感染部位分化为巨噬细胞的过程中涉及严格调控的分子机制。研究团队基于前期发现tRNA^HisGUG的5'-片段（5'-HisGUG）参与巨噬细胞生物学功能，系统分析了该片段在分化过程中的调控特征。通过THP-1细胞模型的小RNA测序，鉴定出5'-HisGUG是分化过程中最显著受调控的tDR。功能实验表明，5'-HisGUG的转染会显著降低巨噬细胞在凋亡应激下的存活率，提示其可能作为干扰性RNA（oRNA）发挥作用，而该片段的减少对巨噬细胞应激存活至关重要。

Introduction

单核细胞向巨噬细胞的分化受M-CSF和IL-3等因子调控，伴随显著的转录组变化。近年研究发现，短链非编码RNA（sncRNAs）特别是tRNA来源的RNA片段（tDRs）在该过程中发挥重要作用。其中，血管生成素（ANG）切割产生的5'-tRNA半分子（如5'-HisGUG）具有2',3'-环磷酸末端，已被证明参与免疫应答调控。前期工作发现5'-HisGUG可通过Toll样受体7（TLR7）调控巨噬细胞炎症反应，但其在分化过程中的作用尚不明确。同时，巨噬细胞相比单核细胞具有更强的抗凋亡能力，但相关分子机制仍需探索。

Results

tDRs和其他小RNA在THP-1分化过程中的丰度变化
PMA诱导THP-1细胞分化为巨噬细胞（HMDMs）后，IL-1β和TNF-α mRNA显著上调。尿素PAGE显示单核细胞中20-50nt的小RNA在分化后丰度降低。小RNA测序发现tRNA^HisGUG、tRNA^LysCUU和tRNA^GluCUC来源的片段呈现时间依赖性下调。PCA分析显示不同时间点的样本形成明显聚类，24小时样本表现出最广泛的调控变化。

PMA诱导分化显著改变tRNA^HisGUG的片段图谱
热图分析显示tRNA^HisGUG来源的片段在24小时显著下调，其中G1-G34片段占总量80%以上。TaqMan qPCR验证了5'-HisGUG和5'-LysCUU的下调趋势。值得注意的是，ANG mRNA水平在分化过程中同步下降，提示其可能参与tRNA片段生成的调控。

5'-HisGUG降低细胞在凋亡应激下的存活率
体外合成的5'-HisGUG转染巨噬细胞后，虽不直接诱导凋亡，但能显著增强依托泊苷（etoposide）处理的细胞凋亡效应。Calcein荧光检测显示转染组细胞存活率降低，免疫荧光证实cleaved caspase-3表达增加。这表明5'-HisGUG可能作为凋亡敏感因子而非直接诱导剂发挥作用。

Discussion

研究首次系统描绘了单核-巨噬细胞分化过程中的tDRs动态图谱，发现5'-HisGUG是最显著下调的片段。其调控机制可能涉及ANG表达的下降以及片段的选择性分泌。功能实验支持5'-HisGUG作为oRNA的假说：在单核细胞中高表达可能维持增殖状态，而在巨噬细胞中下调则有助于获得抗凋亡特性。虽然5'-HisGUG未直接结合细胞色素c（Cyt c），但可能通过竞争性干扰其他保护性tDRs的功能来调节凋亡阈值。

Experimental procedures

研究采用THP-1细胞系，通过PMA诱导分化建立模型。小RNA测序采用T4 PNK处理后的建库策略，数据分析采用PyDESeq2等生物信息学工具。功能验证包括：TaqMan qPCR定量tDRs、体外转录合成RNA片段、Calcein-AM/Hoechst双染法检测细胞存活等。统计分析采用双尾t检验，显著性阈值设为p<0.05。

该研究为理解tDRs在免疫细胞分化中的调控网络提供了新证据，并为开发基于RNA的免疫调节策略奠定了理论基础。