在浩如烟海的衰老研究中,“灵长类”三个字往往能让人眼前一亮。毕竟,为灵长类量身定制的机制,或许正是解释人类独有衰老轨迹的关键所在。
今年6月,中国科学院昆明动物研究所何永捍研究员团队在《Aging Cell》上发表的一项研究,从基因层面补上了一块机制拼图。他们发现,基因组中不生产蛋白质的区域,竟能转录出一种灵长类特异性的催老RNA——LINC01021[1]。
在正式开始精彩内容前,派派先小小剧透一波:就在今年9月即将开幕的时光派第七届国际长寿论坛上,我们有幸邀请到了何永捍研究员,为我们分享他在衰老领域的最新独到见解!
来自“垃圾DNA”的灵长类促衰RNA
人类基因组中,能编码蛋白质的序列只占不到2%,剩下那98%曾被叫做“垃圾DNA”[2]。但就是这片曾被轻视的区域,能转录出一类重要的调控分子——长链非编码RNA(lncRNA),它们不造蛋白质,却能指挥什么时候造、在哪儿造、造多少。
图注:非编码DNA序列在基因组中所占比例远大于蛋白编码序列。
与相对保守的蛋白编码基因相比,lncRNA进化更快,也更容易呈现物种特异性。其中一些灵长类特异性的lncRNA,是否参与塑造了灵长类特有的衰老轨迹?这正是何永捍老师团队试图回答的问题。
他们通过跨物种比对,筛出7098个灵长类特异性的lncRNA,并进一步排查,明确了与年龄显著相关的一批,包括LINC01021、CTC-575l10.1、CTA-150C2.13、RP11-305F18.1、RP11-700N1.1等。其中,LINC01021的年龄相关表达最为广泛,在人体7个组织中都与年龄显著相关,是候选者中覆盖组织类型最多的。
图注:灵长类保守的lncRNA核心队列,具有跨组织的年龄相关表达。
为了验证LINC01021是否真的与衰老有关,研究团队用三种方式诱导衰老(辐射损伤、化疗刺激、自然复制性衰老),结果无论哪种,只要细胞进入衰老,LINC01021的表达量都会显著上升。
图注:LINC01021在四种衰老人成纤维细胞中均显著上调。
不过,真正实锤的,还是一组加减法实验:在年轻细胞中过表达LINC01021,其增殖能力受损,衰老加速;在衰老细胞中敲低它,衰老标志物随之下调。一加一减,结论清晰——LINC01021就是实实在在的促衰者。
图注:过表达LINC01021促进细胞衰老,敲低则缓解衰老表型。
它不产蛋白,如何撬动衰老开关?
既然lncRNA不能制造蛋白质作为武器,那LINC01021到底靠什么手段促衰?
由于LINC01021主要聚集在细胞核中,研究团队便以它为“饵”,钓出了8个候选结合蛋白。进一步验证发现,敲低其中的RBMX(参与RNA剪接和基因表达调控),就能复刻LINC01021过表达的促衰效果:经典促衰因子p53蛋白被激活,衰老标志物(p16和p21)及炎性因子转录上调。操作其它候选蛋白,则无此效应。
图注:减少RBMX会促进衰老。
而这场衰老风暴的发生,离不开候选蛋白中另一个不可忽略的桥梁:DAZAP1,它可以保护某些mRNA不被降解,其中就包括RBMX mRNA。然而,LINC01021的介入抑制了DAZAP1的表达,减弱了其保护功能。失去庇护的RBMX mRNA加速降解,RBMX蛋白锐减,从而诱发衰老。
图注:LINC01021干扰了DAZAP1,导致RBMX mRNA加速降解、蛋白减少。
至此,LINC01021的促衰逻辑就完全理顺了:LINC01021→减弱DAZAP1保护功能→降解RBMX mRNA→激活p53→诱发衰老。
有意思的是,这个链条终端的p53,在增殖的癌细胞中被LINC01021所限制[3],可到了衰老细胞中,却被LINC01021激活。同一段RNA,既能促进肿瘤,又能催老,听起来像是一个彻头彻尾的“坏基因”?
图注:LINC01021敲除后,p53靶基因NOXA和FAS的诱导表达增强,表明LINC01021在癌细胞中限制p53下游转录反应的强度[3]。
但这种双面性或许是灵长类在进化中形成的调控策略。当细胞受损严重或面临癌变风险时,LINC01021转而激活p53通路,将危险细胞锁死在衰老停滞状态,在客观上隔离了潜在威胁,维持了组织的长期稳定。我们感知到的变老,或许正是这套机制运行所留下的痕迹。
那么,LINC01021在细胞中表现出的促衰作用,到了完整个体中是否依然存在?
植入人类催老RNA,小鼠提早白了头
为了拿到活体证据,研究团队将LINC01021移植进小鼠体内,打造了一批“人源化”转基因小鼠。
随后他们观察到了一个接一个的衰老迹象。明显的外在表现是“少白头”:雄性小鼠从8个月大开始,毛色出现了部分白化,10个月时更加明显。身体机能也亮起了红灯:衰弱指数显著攀升,前肢抓力明显减弱,走平衡木需要更长的时间、失误也更多。
图注:转基因小鼠提前出现毛发变白与衰弱指数升高等早衰表型。
深入到细胞层面,小鼠体内的衰老信号明显增强,脾脏中的衰老标志物p16和p21上调;血液中的白细胞和淋巴细胞数量异常增多,免疫系统出现了衰老相关改变。
图注:转基因小鼠血液中的白细胞和淋巴细胞数量显著增多(WBC:白细胞;Lym:淋巴细胞)。
此外,研究团队也严谨地指出,目前这批转基因小鼠是全身都在表达LINC01021,如果能给小鼠装上定时定向开关(组织特异性或诱导型表达模型),就能更精准地区分LINC01021对发育和衰老的独立影响。
最后,LINC01021仅仅是第一个被深入解剖的灵长类特异性lncRNA。剩下那七千多个是否也参与了衰老调控?它们是汇聚于同一条通路,还是各自作用于不同的组织与网络?如果答案是后者,那人类衰老的复杂性,或许就藏在这些非编码RNA的多样性里。
时光派点评
了解LINC01021只是一个开始,在人类庞大的非编码RNA宇宙中,或许还藏着无数等待被发掘的衰老干预靶点。
一直以来,中国科学院昆明动物研究所的何永捍研究员及团队,深耕非编码RNA与衰老领域,搭建了全球首个跨物种衰老相关环状RNA数据库CircAge[4],还致力于将基础发现转化为抗衰老创新药物,形成了从机制发现到干预转化的研究链条。
[本文的名称是《A Primate-Specific lncRNA LINC01021 Contributes to Cellular and Organismal Aging via DAZAP1-Dependent Destabilization of RBMX》,发表于《Aging Cell》期刊,通讯作者是中国科学院昆明动物研究所研究员何永捍和李功华。第一作者是中国科学院昆明动物研究所的张妍、胡丽和董鑫。本研究资助来源:中国国家重点研发计划(2023YFC3603300)、国家自然科学基金(82471599,32500660)、云南省基础研究项目(202602AS100006,202305AH340006,202401CF070064)等。]
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参考文献
[1]Zhang, Y., Hu, L., Dong, X., Zeng, Q., Zi, M., Nisar, A., Khan, S., Bai, R., Liu, C., Ge, M., Pu, S., Li, G., & He, Y. (2026). A Primate‐Specific LNCRNA LINC01021 contributes to cellular and organismal aging via DAZAP1 ‐Dependent destabilization of RBMX. Aging Cell, 25(7), e70603.
https://doi.org/10.1111/acel.70603
[2]National Institute of General Medical Sciences. (2024, April 24). Genetics by the numbers. NIH Biomedical Beat Blog.
https://nigms.nih.gov/biobeat/2024/04/genetics-by-the-numbers
[3]Kaller, M., Forné, I., Imhof, A., & Hermeking, H. (2024). LINC01021 attenuates expression and affects alternative splicing of a subset of P53-Regulated genes. Cancers, 16(9), 1639.
https://doi.org/10.3390/cancers16091639
[4]Dong, X., Zhou, Z., Wang, Y., Nisar, A., Pu, S., Lv, L., Li, Y., Lu, X., & He, Y. (2025). CiRCAGE: a comprehensive resource for aging-associated circular RNAs across species and tissues. Genomics Proteomics & Bioinformatics, 23(3).
https://doi.org/10.1093/gpbjnl/qzaf044