年龄相关的YBX1磷酸化通过翻译调控调节角质形成细胞衰老相关分泌表型

《Cells》：Age-Associated YBX1 Phosphorylation Regulates the Keratinocyte Senescence-Associated Secretory Phenotype Through Translational Control

　　

皮肤衰老的特征是表皮萎缩、角质形成细胞增殖减少，以及维持慢性低度炎症性分泌组的衰老细胞积累，这种分泌组被称为衰老相关分泌表型（SASP）。研究人员先前表明，Y-box结合蛋白1（YBX1）通过作为SASP趋化因子（包括CXCL1和IL8）的翻译抑制因子，限制人表皮角质形成细胞衰老。然而，这种“刹车”在皮肤衰老过程中如何被调控仍不清楚。在此，研究人员证明，尽管衰老人表皮角质形成细胞中总YBX1蛋白减少，但磷酸化YBX1（pYBX1）的比例相对于年轻供者增加，导致pYBX1/总YBX1比率升高，且该比率与实足年龄相关。由于pYBX1主要位于细胞核，而未磷酸化的YBX1位于细胞质，这种转变预计会耗竭可用于翻译抑制CXCL1和IL8的细胞质池。与该模型一致，用PI3K抑制剂PI-103和GDC-0941处理永生化（Ker-CT）和原代人角质形成细胞（HK）可抑制YBX1磷酸化，而不改变总YBX1丰度，从而使YBX1保留在细胞质中。这使得细胞质YBX1能够重新结合并抑制CXCL1和IL8 mRNA的翻译，降低趋化因子分泌，并减少衰老角质形成细胞的比例。此外，来自PI-103或GDC-0941处理细胞的条件培养基足以降低受体细胞的衰老，这与旁分泌、分泌组介导的效应一致。总之，这些发现支持衰老人角质形成细胞中YBX1磷酸化与SASP趋化因子输出之间的关联，并提出将YBX1定向调节作为选择性减弱内源性皮肤衰老中衰老相关分泌表型的候选策略。

年龄相关的YBX1磷酸化通过翻译调控调节角质形成细胞衰老相关分泌表型——论文解读

皮肤衰老是复杂的生物学过程，表现为表皮萎缩、角质形成细胞增殖能力下降，以及衰老细胞逐步积累。这些衰老细胞持续分泌一系列促炎因子，构成衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP），进而通过旁分泌方式影响邻近细胞和微环境，加速组织衰老。既往研究已经明确，Y-box结合蛋白1（YBX1）作为RNA结合蛋白，在人类表皮角质形成细胞中扮演SASP趋化因子（如CXCL1和IL8）的翻译抑制因子，从而限制细胞衰老。然而，在生理性皮肤衰老过程中，这一内在抑制机制如何被调控，此前尚不清楚。YBX1的亚细胞定位受到磷酸化修饰的调控：磷酸化的YBX1（phosphorylated YBX1，pYBX1）主要转位至细胞核，而未磷酸化的YBX1保留在细胞质中执行mRNA结合与翻译抑制功能。因此，研究人员提出假设：衰老过程中YBX1磷酸化状态的改变可能重新分配其细胞质与细胞核的分布，进而影响SASP基因的表达。

为验证这一假设，研究人员收集了年轻（≤40岁）和年老（≥60岁）供者的人腹部皮肤样本，系统分析了YBX1及其磷酸化形式的表达与分布。结果发现，年老表皮中总YBX1蛋白水平显著降低，而pYBX1水平未见明显下降，导致pYBX1/总YBX1比率在衰老组织中显著升高，并与供者实足年龄呈正相关。由于pYBX1主要定位于细胞核，这一比率升高意味着细胞质中可利用的未磷酸化YBX1减少，从而解除其对CXCL1和IL8 mRNA翻译的抑制作用，导致SASP趋化因子输出增加。

为了证明这一机制，研究人员采用PI3K抑制剂PI-103和GDC-0941处理永生化角质形成细胞系（Ker-CT）和原代人角质形成细胞（HK）。这两种药物能够抑制AKT磷酸化，并显著降低YBX1 Ser102位点的磷酸化，而不改变总YBX1蛋白丰度。免疫荧光实验证实，药物处理导致总YBX1向细胞质富集，同时核内pYBX1信号减弱。通过荧光素酶报告基因实验，发现药物处理可剂量依赖性地抑制含CXCL1或IL8 3′UTR的报告基因翻译活性，说明细胞质中未磷酸化的YBX1重新与靶mRNA结合并抑制其翻译。进一步通过翻译核糖体亲和纯化（Translating Ribosome Affinity Purification，TRAP）技术检测核糖体关联mRNA，证明两种抑制剂显著降低CXCL1和IL8的翻译效率，而非改变其总mRNA丰度。ELISA结果也显示，药物处理显著减少CXCL1和IL8的分泌。此外，SA-β-Gal染色表明，PI-103和GDC-0941处理72小时后，衰老角质形成细胞比例显著降低，同时衰老标志物p16^INK4a和p21^CIP1蛋白水平下降。条件培养基转移实验进一步表明，经药物处理的细胞所分泌的条件培养基能够减少未处理受体细胞的衰老，提示这种效应还通过旁分泌机制进行传播。

为验证该效应是否依赖于YBX1，研究人员使用siRNA敲低原代角质形成细胞中的YBX1。结果显示，在YBX1缺失情况下，PI-103或GDC-0941不再能够降低SA-β-Gal阳性细胞比例，说明PI3K/AKT通路抑制的抗衰老效应确实通过YBX1介导。此外，研究人员还测试了直接靶向YBX1磷酸化激酶的小分子抑制剂，包括AKT抑制剂MK-2206和p90RSK抑制剂SL0101。两者均能降低pYBX1水平，并减少p16^INK4a和p21^CIP1表达，同时降低SA-β-Gal阳性细胞比例，重现了上游PI3K/AKT抑制剂的效果。这表明，AKT和p90RSK可能是角质形成细胞中调控YBX1 Ser102磷酸化的两个汇聚性激酶，直接抑制这些激酶可能具有更宽的治疗窗口。

在讨论部分，研究人员指出，皮肤衰老并非单纯由YBX1总量下降驱动，而是由剩余YBX1池的磷酸化状态发生年龄依赖性转变所驱动。pYBX1/总YBX1比率作为YBX1活性的读数和功能指标，可能比总蛋白丰度更具病理意义。PI3K/AKT抑制剂虽然能有效抑制SASP，但由于该通路也调控角质形成细胞的生长、增殖和表皮屏障功能，广谱抑制可能导致副作用。而直接抑制AKT或p90RSK的实验证据表明，可以选择性地调节YBX1磷酸化，从而避免过度干扰上游通路。

研究结论可翻译为：总之，本研究的发现将YBX1磷酸化鉴定为一种年龄相关的翻译开关，控制角质形成细胞的SASP。通过调节细胞质翻译抑制与细胞核信号之间的平衡，YBX1磷酸化决定了炎症趋化因子的产生，并可能由此促进细胞衰老在表皮内的传播。这些结果拓展了人们对内在性皮肤衰老分子机制的认识，并将炎症性翻译的转录后调控确立为一个先前被低估的、可用于衰老干预（senomorphic intervention）的治疗靶点。