一種運動調節的非編碼RNA可以對抗肌肉老化
在 EPFL、NTNU 挪威和 CBMR 丹麥實驗室之間的聯合合作努力中,研究人員在科學轉化醫學中檢查了運動對骨骼肌非編碼 RNA 基因的分子影響。在這項研究中,他們發現了長鏈非編碼 RNA“CYTOR”,并研究了它在嚙齒動物、蠕蟲和人類細胞骨骼肌中的作用。
骨骼肌在運動時表現出顯著的可塑性,但同時也是我們受衰老影響最大的器官之一。骨骼肌老化的特點是估計老年人每年損失約 1% 的肌肉質量和約 3% 的肌肉力量,導致衰老期間肌肉質量的累積凈損失超過 30%。肌肉減少癥進一步加劇了這一過程,這是一種退行性疾病綜合征,預計其在老齡化社會中的患病率將大幅增加。
研究小組發現,長鏈非編碼 RNA CYTOR 的表達是由運動誘導的,但在嚙齒動物和人類骨骼肌衰老過程中會下降。使用各種遺傳工具抑制或重新表達衰老肌肉中的長鏈非編碼 RNA CYTOR 表明,CYTOR 增強了肌源性分化,特別有利于快速肌源性命運。
該研究的第一作者 Martin Wohlwend 指出:“這一發現讓我們特別感興趣,因為眾所周知,快肌纖維會隨著衰老而惡化。因此,我們假設非編碼 RNA 基因療法可以為老化的肌肉帶來益處。” .事實上,CRISPR 介導的老年小鼠骨骼肌 Cytor 表達的重建改善了肌肉形態和肌肉功能。
為了研究人類 CYTOR 的遺傳效應,研究人員鑒定并表征了位于 CYTOR 基因組位點附近骨骼肌增強子元件內的表達數量性狀位點 (eQTL)。在遺傳標記 rs74360724 基因座上攜帶特定等位基因構型的個體在骨骼肌中顯示出更高的 CYTOR 水平,遺傳關聯研究顯示這些老年人的 6 分鐘步行能力得到改善。CYTOR 在衰老中的益處通過在秀麗隱桿線蟲的衰老肌肉中強制表達人類 CYTOR 得到進一步證明,這改善了構成蠕蟲健康跨度的幾個表型參數。
為了闡明長鏈非編碼 RNA CYTOR 的機制,Johan Auwerx 教授的實驗室隨后轉向檢查 CYTOR 對表觀遺傳學的影響——研究環境如何在不改變 DNA 序列的情況下引起基因表達的變化。他們發現 Cytor 在其他基因和已知決定肌肉纖維類型的轉錄因子的結合位點重新配置染色質可及性。