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RNA是我们遗传密码的一部分,存在于人体的每个细胞中。RNA的最广为人知的形式是一条单链,其功能众所周知,并已得到表征。但是,还有另一种类型的RNA,即所谓的环状RNA(circRNA),它们形成了一个连续的环状结构,因而更稳定且不易降解。

环状RNA(circRNA)最初是在30多年前发现的,但长期以来一直被认为是mRNA剪接过程的副产物,没有特定功能。近年来,人们在真菌、原生生物、植物、果蝇、小鼠以及人类细胞中发现了许多circRNA。越来越多的研究表明,circRNA并非mRNA剪接的副产物,而是在细胞中发挥重要作用的一类RNA分子。

大部分circRNA是由蛋白质编码基因(宿主基因)的外显子反向剪接产生的,尽管某些circRNA的表达丰度很高,但只有少数circRNA的功能得到了表征。例如一些circRNA通过作为miRNA的海绵来发挥调控作用,也有研究表明,某些circRNA可以翻译短肽。

此外,circRNA被发现在果蝇脑部和哺乳动物大脑神经元中富集,有研究表明,circRNA会随着年龄增长在秀丽隐杆线虫、果蝇头部和感光神经元以及小鼠皮质和海马组织中积累。但是,目前尚未揭示circRNA在衰老过程中的作用。

近日,德国马克斯·普朗克衰老生物学研究所 Linda Partridge 等人在 Molecular Cell 杂志发表了题为:An Insulin-Sensitive Circular RNA that Regulates Lifespan in Drosophila 的研究论文。

胰岛素通路调节衰老、新陈代谢、繁殖和生长等,这在线虫、果蝇以及人类中莫不如此。对于果蝇来说,如果通过不同的方法(例如使用缺乏胰岛素的转基因果蝇)阻断了该途径,那么这些果蝇的寿命就会更长。但这其中的原因尚不清楚。

在这项研究中,研究团队发现了一种名为circSulfateless(circSfl)的特殊circRNA,其行为与其他circRNA有所不同。

与正常果蝇相比,缺乏胰岛素的长寿果蝇中circSfl表达水平更高。此外,过表达circSfl时,这些果蝇的寿命也更长。这些发现表明,circSfl不仅依赖于胰岛素发挥作用,circSfl本身还可以直接影响果蝇寿命。

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在细胞中,人体各种功能所需的蛋白质是由正常的线性RNA翻译而来,而circRNA作为非编码RNA,通常不能翻译蛋白。

然而circSfl和其他circRNA之间的一个区别是:circSfl能够翻译蛋白质,circSfl翻译的蛋白与线性Sfl mRNA翻译的经典Sfl蛋白相似,但不完全相同。Slf全长蛋白为110kDa,而circSfl翻译的蛋白则为25kDa。

缺乏胰岛素的果蝇为何寿命更长,circSfl可能是其中一个因素。但circSfl翻译的蛋白如何影响衰老和寿命,目前尚不清楚。

总而言之,这项研究证实了在胰岛素突变的长寿果蝇的大脑神经元中circRNA随年龄增长而积累。此外,该研究证实circSfl能够翻译蛋白过表达单个circRNA(circSfl)可以延长果蝇寿命

由于circRNA也在哺乳动物大脑中积累,因此这些发现很可能也对研究人类衰老和寿命具有重要意义

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.06.011zhezh