非编码RNA Terc-53和透明质酸受体Hmmr调节小鼠衰老

Noncoding RNA Terc-53 and hyaluronan receptor Hmmr regulate aging in mice.

作者信息Sipeng Wu, Yiqi Cai, Lixiao Zhang, Xiang Li, Xu Liu, Guangkeng Zhou, Hongdi Luo, Renjian Li, Yujia Huo, Zhirong Zhang, Siyi Chen, Jinliang Huang, Jiahao Shi, Shanwei Ding, Zhe Sun, Zizhuo Zhou, Pengcheng Wang, Geng Wang
PMID38721690
发布时间2025-01-04
DOI10.1093/procel/pwae023

实验完整度

包含转基因小鼠模型、细胞实验、RNA pulldown、质谱、AAV介导的基因递送、行为学等多个独立证据层级,并进行了机制验证。

主要模型

Terc-53转基因小鼠 Terc−/−-Terc-53转基因小鼠 N2a细胞系 原代神经元、星形胶质细胞和小胶质细胞

重点核对

Terc-53过表达和敲低效果需通过Northern blot验证 Hmmr蛋白水平变化需通过免疫印迹验证 Terc-53与Hmmr、Trim25的相互作用需通过RNA pulldown和免疫共沉淀验证 Hmmr的泛素化位点K265和K736需通过质谱和突变验证

摘要

衰老领域的基本问题之一是低等无脊椎动物与哺乳动物的衰老是否存在根本差异。低等无脊椎动物与哺乳动物的一个主要区别是非编码RNA的丰度,其中大部分不保守。我们先前鉴定了一种非编码RNA Terc-53,它来源于端粒酶RNA组分Terc。为了研究其生理功能,我们生成了两种转基因小鼠模型,分别在野生型和早衰Terc−/−背景下过表达该RNA。Terc-53小鼠表现出与年龄相关的认知衰退和寿命缩短,尽管早期没有发育缺陷或生理异常,表明其参与哺乳动物的正常衰老。随后的机制研究确定透明质酸介导的运动受体(Hmmr)是Terc-53的主要效应因子。Terc-53介导Hmmr的降解,导致受影响组织中炎症增加,加速机体衰老。腺相关病毒递送的Hmmr在海马中的补充逆转了Terc-53转基因小鼠的认知衰退。Terc-53和Hmmr在秀丽隐杆线虫中均无同源物。节肢动物也不表达透明质酸。这些发现证明了哺乳动物衰老的复杂性,并为探索非编码RNA和Hmmr作为治疗年龄相关身体衰弱和改善健康寿命的手段开辟了新途径。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Terc-53是否参与哺乳动物衰老及其分子机制是什么?
核心机制
Terc-53作为分子支架,促进Trim25介导的Hmmr K48连接的泛素化降解,导致神经炎症,加速脑衰老。
主要证据
转基因小鼠模型显示Terc-53过表达加速衰老,RNA pulldown和质谱鉴定Hmmr为相互作用蛋白,体外结合实验证明Terc-53增强Hmmr与Trim25的相互作用,AAV递送Hmmr2KR突变体逆转认知衰退。
研究意义
揭示了非编码RNA Terc-53和Hmmr在哺乳动物衰老中的新作用,为治疗年龄相关身体衰弱和改善健康寿命提供潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

Terc-53转基因小鼠模型的建立与表型分析

研究Terc-53对机体衰老的影响

生成过表达Terc-53和表达Terc-53反义RNA的转基因小鼠,检测Terc-53水平,进行体重、运动、认知、寿命等表型分析。

2

Terc-53与Hmmr相互作用及功能验证

验证Terc-53与Hmmr的相互作用及其对Hmmr蛋白稳定性的影响

通过RNA pulldown、免疫共沉淀、凝胶迁移实验检测相互作用;过表达或敲低Terc-53检测Hmmr蛋白水平和mRNA水平;使用MG132和氯喹检测降解途径。

3

Terc-53作为支架促进Trim25介导的Hmmr泛素化

阐明Terc-53介导Hmmr降解的分子机制

通过体外结合实验、免疫共沉淀、免疫荧光验证Terc-53、Hmmr和Trim25的相互作用;检测泛素化类型和位点。

4

Terc-53介导的神经炎症和星形胶质细胞活化

探究Terc-53加速脑衰老的效应机制

RNA-seq比较Terc-53过表达和Hmmr敲低细胞转录组;检测炎症细胞因子表达;免疫印迹和免疫染色检测星形胶质细胞标志物Gfap和小胶质细胞标志物Iba1。

5

AAV介导的Hmmr补充对衰老表型的逆转

验证Hmmr在Terc-53介导的认知衰退中的作用

在16月龄Terc−/−-Terc-53小鼠海马注射AAV-Hmmr或AAV-Hmmr2KR,进行行为学测试和炎症指标检测。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基文中未明确说明--
NeuroBasal培养基Gibco21103049
B27添加剂GibcoA3582801
木瓜蛋白酶SolarbioG8430
RNA酶抑制剂ThermoEO0382
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen11668019
TurboFect转染试剂Thermo--
衰老β-半乳糖苷酶染色试剂盒SigmaCS0030
小鼠Il-1β ELISA试剂盒NeobioscienceEMC001b
小鼠Il-17 ELISA试剂盒NeobioscienceEMC008
小鼠Ccl7 ELISA试剂盒SolarbioSEKM-0161
生物素检测试剂Thermo89880
MEGAscript SP6试剂盒ThermoAM1320
生物素RNA标记混合物Roche11685597910
RNA 5'焦磷酸水解酶NEBM0356S
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047B
Hmmr抗体Abcamab124729
Trim25抗体Proteintech12573-AP
GluA1抗体CST13185
Bdnf抗体AbclonalAP4873
p65抗体AbclonalA22676
磷酸化p65抗体AbclonalAP0475
HA抗体AbclonalAE008
Flag抗体Abcamab205606
Myc抗体AbclonalAE010
β-Tubulin抗体CST2128
β-actin抗体CST3700
HRP标记的抗兔IgGCST7074S
HRP标记的抗鼠IgGCST7076S
剥离缓冲液BeyotimeP0025
North2South杂交检测试剂盒Thermo17097
Hmmr抗体Santa Cruzsc-515221
Ni2+ NTA树脂QIAGEN30230
MG132MCEHY-13259
氯喹MacklinC798394
ABclonal全RNA-seq文库制备试剂盒ABclonalRK20351
Illumina Novaseq 6000测序仪Illumina--
TRAPeze端粒酶检测试剂盒MilliporeS7700
脂多糖AmrescoAC11974
异氟烷文中未明确说明--
Multi-Clamp 700B放大器Molecular Devices--
Digidata 1550 B数据采集系统Molecular Devices--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
转基因小鼠模型
小鼠品系、基因型、年龄、性别
阅读提示:Methods: Animals and generation of G2 Terc−/−, Terc−/−-Terc-53, and Terc−/−-Terc-53 AS mice
细胞培养
细胞系、培养基、血清浓度、CO2浓度、温度
阅读提示:Methods: Cell culture and transfection
RNA pulldown
生物素标记RNA浓度、细胞裂解液、孵育时间、洗涤条件
阅读提示:Methods: RNA pulldown
泛素化检测
MG132浓度和处理时间、cycloheximide浓度和处理时间、氯喹浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Examination of ubiquitination types and levels
AAV递送
AAV滴度、注射体积、注射速度、注射坐标
阅读提示:Methods: Generation and delivery of adeno-associated virus (AAV)