双相tRF-31动态调控年龄相关性白内障氧化应激下HIPK2介导的双轨晶状体上皮损伤

《Experimental Eye Research》：Biphasic tRF-31 dynamics regulate HIPK2-mediated dual-track lens epithelial injury under oxidative stress in age-related cataract

　　

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  tRF-31在晶状体上皮氧化损伤中显示出双相动态
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  tRF-31通过其3’非翻译区直接抑制HIPK2
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  tRF-31限制线粒体损伤和细胞凋亡，同时支持恢复
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  HIPK2过表达逆转tRF-31的保护作用
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  低tRF-31水平与白内障严重程度和较差视力相关

引言

年龄相关性白内障（ARC）是全球视力障碍的主要原因，其负担随着人口老龄化而持续增加[1]。尽管手术可以在晚期晶状体混浊后恢复视力[2]、[3]，但在手术前维持晶状体透明度的药理学策略仍然有限，这为持续的基础和转化研究留下了重要作用[4]。晶状体透明度依赖于无血管组织中氧化还原平衡、蛋白质稳态和上皮完整性的长期维持[5]、[6]。人晶状体上皮细胞（HLECs）构成晶状体代谢活跃的前上皮层，是该稳态系统的核心，因为它们支持抗氧化防御以及在环境和年龄相关应激下的晶状体细胞活力[7]。在白内障形成过程中，累积的活性氧（ROS）暴露可逐渐削弱这种上皮防御，导致线粒体功能障碍、细胞凋亡以及存活上皮群体恢复受损[8]。ROS在低水平或短暂水平时可作为适应性信号，但在过度或持续水平时则驱动氧化应激[9]。然而，HLECs如何在分子水平上区分早期可恢复的氧化反应和促进上皮失代偿的持续损伤状态仍不清楚。更广泛地说，时间依赖的p53动态可以影响应激细胞是经历短暂停滞还是进入细胞死亡[10]。确定控制这一转变的上游调控事件对于理解为什么氧化应激在ARC进展过程中变得致病至关重要。

转移RNA衍生小RNA（tsRNAs）已成为一类受调控的小非编码RNA，能够重塑基因表达、翻译和细胞应激适应[11]、[12]。与非特异性RNA降解产物不同，许多tsRNAs由成熟或前体tRNA的特定区域产生，并表现出刺激依赖性丰度和功能变化[13]、[14]。这一特性使其非常适合快速应激反应，因为细胞必须区分短暂损伤信号和持续损伤[15]、[16]。血管生成素（ANG）是参与应激诱导成熟tRNA切割的最具特征的核糖核酸酶之一[17]、[18]，最近的结构研究进一步表明，局部RNA-蛋白质环境可以塑造ANG活化和tRNA底物定位[19]、[20]。然而，应激调控的tsRNA产生不太可能仅由酶丰度解释，因为对成熟tRNA底物的可及性、亚细胞定位和应激持续时间可能共同决定产生哪些片段。在晶状体中，HLECs是否使用时间调控的tsRNA程序来缓冲早期氧化应激，以及该程序失败是否导致ARC期间持续的上皮损伤，仍不清楚。

对于时间调控的tsRNA影响ARC相关上皮损伤，其动态表达必须转化为改变细胞命运的的下游分子事件。这种下游转化在HLECs中尤为重要，因为氧化应激不仅决定细胞是否进入凋亡，还决定剩余上皮群体是否能保持线粒体完整性并在损伤后恢复。小RNA介导的抑制为这种调控提供了合理机制，因为特定的tRNA衍生片段可以通过RNA结合蛋白置换改变转录本稳定性，或介导Argonaute依赖的转录后沉默[21]、[22]。因此，特定tsRNA的变化可以在损伤的不同阶段快速释放或抑制应激反应转录本。然而，将晶状体上皮tsRNA重塑与凋亡易感性、线粒体损伤和损伤后恢复联系起来的的下游mRNA靶点仍然很大程度上未确定。这一空白限制了我们理解早期适应性RNA反应如何转化为ARC进展过程中持续的上皮失代偿。

为了解决这些问题，我们在HLECs中建立了一个时间分辨的H₂O₂模型，将具有保持活力的早期氧化反应状态与持续的亚致死损伤状态区分开来。然后，我们结合了小RNA测序、tRF-31功能调节、转录组引导的靶点优先级排序、双荧光素酶报告基因验证、HIPK2拯救实验以及ARC前囊标本的临床分析。该设计使我们能够确定tRF-31对氧化应激的时间反应，确定其下游靶点和功能后果，并评估所得通路在ARC中的临床相关性。

章节片段

临床标本与伦理批准

人前晶状体囊标本是在2026年6月至7月期间，在中国杭州浙江大学医学院附属第二医院眼科中心对ARC进行超声乳化手术时作为手术废弃物获得的。标本在液氮中速冻并储存于?80°C。该研究获得了机构伦理委员会批准（编号2026LSYD0964），并按照《赫尔辛基宣言》和ARVO人类眼睛使用最佳实践进行。

全局小RNA分析鉴定HLEC氧化应激进展过程中的tRF-31双相动态

人晶状体上皮细胞（HLECs）的氧化损伤被广泛认为是年龄相关性白内障形成的起始事件。由于H₂O₂诱导的细胞损伤取决于暴露浓度和持续时间，我们首先评估了用10、25、50、100和150 μM H₂O₂处理1、3、6或12小时后HLECs的活力，以建立HLECs中可重复的氧化损伤模型。细胞活力随着H₂O₂浓度和暴露时间的增加而逐渐下降，明显

讨论

维持晶状体透明度需要HLECs在累积氧化应激下保持氧化还原稳态，同时保留损伤后恢复的能力。我们的研究结果将tRF-31定位为一种应激响应的5’ tRNA-Ala衍生小RNA，在氧化应激下有助于HLEC存活和应激后恢复。其表达在H₂O₂模型中并未遵循被动RNA降解的简单模式。相反，tRF-31表现出受调控的双相反应，当ROS已

患者发表同意

不适用。

利益冲突声明

作者声明无竞争利益。

CRediT作者贡献声明

张成寿：方法学，调查。余一波：资源，项目管理，资金获取。潘子才：写作——审阅与编辑，写作——原稿，可视化，验证，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。金雨辰：方法学，调查。

伦理声明

已获得所有参与者或其法定代表人的书面知情同意，以参与研究和发表本文。参与者的隐私权已得到尊重。

本研究包括器官或组织捐献者。本研究包含人类生物材料，捐献者或其近亲或法定代表人已同意将其用于本研究及文章发表。本研究使用的样本并非来自被处决的

伦理批准与参与同意

该研究获得了浙江大学医学院附属第二医院伦理委员会批准（批准号2026LSYD0964），并按照《赫尔辛基宣言》进行。手术前已获得所有参与者的书面知情同意。

数据可用性

本研究中生成的小RNA测序和RNA测序数据可在NCBI BioProject数据库中以登录号PRJNA1491624获取。支持本研究发现的其他数据在文章及其补充材料中提供，或可应通讯作者的合理要求获取。

资金

本工作由国家自然科学基金资助（资助号 82371036）。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的竞争经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

图形摘要和示意模型使用BioRender.com创建。

潘子才|金雨辰|张成寿|余一波