德國及美國多家科研機(jī)構(gòu)的研究人員最新發(fā)現(xiàn),大腦神經(jīng)細(xì)胞中的部分RNA分子具有驚人的穩(wěn)定性,它們的存在貫穿于整個(gè)生命過程中,從未更新過。這項(xiàng)創(chuàng)新研究已刊登于2024年4月5日的《科學(xué)》雜志,論文題為“小鼠大腦中核RNA的終生持久性”。
RNA分子通常被視為短壽命的分子,它們會(huì)根據(jù)環(huán)境條件不斷重建。然而,這項(xiàng)新研究卻打破了這一傳統(tǒng)認(rèn)知,揭示了大腦衰老過程中的一個(gè)全新視角。
人體大多數(shù)細(xì)胞會(huì)定期更新以保持活力,但大腦中的神經(jīng)細(xì)胞卻是個(gè)例外。這些細(xì)胞在整個(gè)生命周期中都不會(huì)更新,卻能維持正常的工作狀態(tài)。此次研究的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)者,埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的Tomohisa Toda博士表示:“神經(jīng)元的老化是阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。因此,理解細(xì)胞衰老過程及其維持功能的關(guān)鍵要素,對于開發(fā)有效治療策略至關(guān)重要。”
在這項(xiàng)研究中,Toda博士及其團(tuán)隊(duì)與奧地利科技研究所的Martin Hetzer教授團(tuán)隊(duì)緊密合作,首次發(fā)現(xiàn)某些核糖核酸分子在保護(hù)遺傳物質(zhì)的過程中具有與神經(jīng)元相匹敵的長壽屬性。令人驚訝的是,與頻繁更換的DNA不同,這些特定的RNA分子能夠在神經(jīng)元中保持長期穩(wěn)定存在。
為確定這些RNA分子的壽命,研究者巧妙地使用了熒光標(biāo)記技術(shù),在小鼠腦細(xì)胞中追蹤它們的存續(xù)情況。結(jié)果顯示,即使在相當(dāng)于人類七旬老人的兩歲小鼠體內(nèi),也能發(fā)現(xiàn)帶有熒光標(biāo)記的長壽命RNA(LL-RNA)。更令人驚奇的是,這種LL-RNA不僅存在于成熟的神經(jīng)元中,還在大腦的成體神經(jīng)干細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)。
進(jìn)一步研究揭示,LL-RNA往往定位于細(xì)胞核內(nèi),與染色質(zhì)緊密結(jié)合。染色質(zhì)是由DNA和蛋白組成的復(fù)合物,它濃縮后會(huì)形成染色體。這暗示著LL-RNA在調(diào)節(jié)染色質(zhì)方面可能發(fā)揮著關(guān)鍵作用。為了驗(yàn)證這一假設(shè),研究者在體外實(shí)驗(yàn)中降低了成年神經(jīng)干細(xì)胞模型中LL-RNA的濃度,結(jié)果觀察到染色質(zhì)的完整性受到了嚴(yán)重?fù)p害。
Toda博士對此解釋道:“我們已經(jīng)有充分證據(jù)表明,LL-RNA在維護(hù)基因組穩(wěn)定性以及神經(jīng)細(xì)胞的長期生存中發(fā)揮著核心作用。未來的研究將深入探索LL-RNA長期穩(wěn)定存在的生物物理機(jī)制,并揭示其在染色質(zhì)調(diào)控中的更多生物功能細(xì)節(jié),以及衰老過程對這些精細(xì)調(diào)控機(jī)制的影響。”
這項(xiàng)研究不僅為我們理解大腦衰老過程提供了新的視角,也為開發(fā)針對神經(jīng)退行性疾病的有效治療策略提供了新的可能。