高分文獻(xiàn)：可變剪接調(diào)控骨髓基質(zhì)細(xì)胞的衰老

高分文獻(xiàn)：可變剪接調(diào)控骨髓基質(zhì)細(xì)胞的衰老研究背景1、骨髓基質(zhì)細(xì)胞（Bonemarrow

stromalcells，BMSCs）BMSCs是一類起源于中胚層的成體干細(xì)胞，具有分化為多種細(xì)胞類型的能力，包括成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。當(dāng)BMSCs衰老時(shí)，向脂肪細(xì)胞分化的傾向高于向成骨細(xì)胞分化的傾向，會造成骨髓脂肪積累和骨質(zhì)流失，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和脆性骨折。2、選擇性剪接（Alternativesplicing,As）真核生物DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA前體（Pre-mRNA），然后經(jīng)過mRNA剪切，切去內(nèi)含子，將有編碼意義的外顯子連接起來，轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒靘RNA，稱為Pre-mRNA的剪接。真核生物DNA轉(zhuǎn)錄的Pre-mRNA在細(xì)胞分化、發(fā)育階段和生理狀態(tài)下，以不同的方式剪切產(chǎn)生多種mRNA，翻譯出多種蛋白質(zhì)，此過程為選擇性剪接。Pre-mRNA的選擇性剪接是哺乳動物中超過90%的外顯子蛋白質(zhì)編碼基因的重要轉(zhuǎn)錄后調(diào)控途徑，調(diào)控著基因表達(dá)的多樣性。動物機(jī)體內(nèi)絕大部分生理和病理過程，如機(jī)體衰老、干細(xì)胞分化、組織和器官發(fā)育、腫瘤發(fā)生等，均受選擇性剪切調(diào)控。3、Y-Box結(jié)合蛋白1與泛素連接酶FBXO33Y-Box結(jié)合蛋白1(YBX1)是冷休克蛋白超家族的一員，參與轉(zhuǎn)錄和翻譯的調(diào)節(jié)、Pre-mRNA剪接、DNA修復(fù)、mRNA包裝等細(xì)胞過程，在BMSCs中YBX1的表達(dá)隨著衰老而下降。泛素連接酶FBXO33屬于E3泛素連接酶，具有介導(dǎo)靶蛋白的泛素化和隨后的蛋白酶體降解的功能。FBXO33可以結(jié)合并介導(dǎo)YBX1的泛素化，導(dǎo)致YBX1降解，促進(jìn)BMSCs的衰老和分化，促進(jìn)骨丟失。中南大學(xué)湘雅醫(yī)院楊覓特聘副研究員和上海海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院燒傷外科鄭擁軍教授共同合作在EMBOJOURNAL發(fā)表題為SplicingfactorYBX1regulatesbonemarrowstromalcellfateduringaging的研究文章，中南大學(xué)湘雅醫(yī)院內(nèi)分泌研究中心羅湘杭教授團(tuán)隊(duì)肖業(yè)博士與蔡廣平博士后為本文第一作者。研究內(nèi)容01：衰老過程中Pre-mRNA選擇性剪接影響B(tài)MSCs的功能衰退在衰老過程中，BMSCs的Pre-mRNA選擇性剪接異常和基因表達(dá)模式發(fā)生改變，剪接因子的改變和Pre-mRNA剪接事件的改變會影響B(tài)MSCs在衰老過程中的功能衰退。研究人員發(fā)現(xiàn)年齡大的小鼠BMSCs在成骨誘導(dǎo)后表現(xiàn)出更高的衰老水平和更低的成骨分化潛力，同時(shí)存在大量差異表達(dá)的剪接因子，形成了功能主要富集于各種RNA代謝過程相關(guān)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。圖1

衰老過程中BMSCs前mRNA選擇性剪接失調(diào)和基因表達(dá)模式改變02：剪接因子YBX1調(diào)控BMSCs的衰老和分化的機(jī)制YBX1通過控制Pre-mRNA選擇性剪接來調(diào)節(jié)BMSCs中成骨分化、成脂分化和衰老相關(guān)基因的表達(dá)水平。BMSCs老化的特征是成骨分化傾向減弱，成脂分化傾向增強(qiáng)，研究人員發(fā)現(xiàn)YBX1的RNA和蛋白水平在成骨誘導(dǎo)過程中上調(diào)，而在成脂誘導(dǎo)過程中下調(diào)，并且YBX1在年齡越大的小鼠中表達(dá)水平越低，當(dāng)特異性敲除BMSCs中的YBX1后，加速了骨質(zhì)流失和骨髓脂肪積累，而相反的在BMSCs中過表達(dá)YBX1可減輕老年小鼠的脂肪積累并促進(jìn)骨形成，表明YBX1在BMSCs衰老和分化的調(diào)控中發(fā)揮作用。為了明確剪接因子YBX1在BMSCs中的作用，通過對BMSCs中YBX1的全基因組靶點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)66個(gè)在YBX1缺失時(shí)表現(xiàn)出選擇性剪接的具有YBX1結(jié)合位點(diǎn)的Pre-mRNA，其中BMSCs成骨相關(guān)基因Fn1、Sp7和Spp1，衰老相關(guān)基因Sirt2和Nrp2均發(fā)生了錯(cuò)誤剪接。敲減YBX1，導(dǎo)致Fn1、Nrp2、Sirt2、Sp7和Spp1的前體mRNA剪切拼接過程出現(xiàn)外顯子跳讀，形成功能較弱的轉(zhuǎn)錄本。過表達(dá)Fn1、Nrp2、Sirt2、Sp7和Spp1全長轉(zhuǎn)錄本，可有效逆轉(zhuǎn)YBX1缺失誘發(fā)的骨髓基質(zhì)細(xì)胞衰老及分化偏移。圖2YBX1通過調(diào)節(jié)對分化和衰老至關(guān)重要的前mRNAs的剪接來調(diào)節(jié)BMSCs的命運(yùn)03：Sciadopitysin抑制YBX1的降解并減輕與年齡相關(guān)的骨質(zhì)流失

Sciadopitysin通過降低泛素連接酶FBXO33的水平和阻止YBX1與FBXO33結(jié)合來抑制泛素化介導(dǎo)的YBX1降解，增加老年小鼠的骨形成。研究人員首先篩選出可促進(jìn)BMSCs成骨分化、抑制脂肪分化、減緩衰老，增加YBX1、Fn1、Sirt2、Sp7和Spp1表達(dá)的Sciadopitysin。然后明確了Sciadopitysin維持YBX1表達(dá)的作用機(jī)理：Sciadopitysin不僅直接降低泛素連接酶FBXO33的表達(dá)水平，而且可阻止YBX1與FBXO33結(jié)合來抑制泛素化介導(dǎo)的YBX1降解。Sciadopitysin緩解了YBX1的降解并減輕骨質(zhì)流失，提高老年小鼠骨量。圖3Sciadopitysin結(jié)合并抑制YBX1的泛素降解研究結(jié)論YBX1作為剪接因子，通過調(diào)節(jié)Fn1、Nrp2、Sirt2、Sp7和Spp1等基因簇，刺激BMSCs成骨分化并抑制其衰老，Sciadopitysin一方面通過降低泛素連接酶FBXO33的水平，另一方面阻斷YBX1與FBXO33的結(jié)合來抑制YBX