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四川大学华西医院代谢与衰老研究室陈海洋/胃肠外科陈亿教授团队/中山大学张锐教授团队于2026年7月在Science子刊 Science Signaling 发表封面文章“A reduction in A-to-I RNA editing by ADAR disrupts Pumilio-mediated inhibition of MAPK signaling to drive intestinal stem cell aging”(扫描二维码阅读原文)。本研究显示,在动物组织稳态和衰老过程中肠道干细胞中的RNA编辑酶ADAR可通过编辑pumilio转录本,增强Pumilio蛋白对MAPK通路核心基因的翻译抑制能力,从而限制MAPK信号过度激活,维持肠道干细胞稳态并延缓组织衰老,揭示了A-to-I RNA编辑衰退是肠道干细胞衰老过程中一种保守的表观转录组信息丢失形式,并非单纯的衰老伴随现象,而是参与驱动干细胞稳态失衡的重要机制。这一发现将RNA编辑、转录后调控、MAPK信号和干细胞衰老有机联系起来,为理解组织衰老过程中RNA层面的调控异常提供了新的机制框架。
衰老过程中,组织干细胞功能逐渐下降,是器官再生能力减弱和组织稳态失衡的重要原因。肠道干细胞是研究干细胞衰老的经典模型,其过度增殖、分化异常和屏障功能损伤均与肠道衰老密切相关。既往研究更多关注DNA损伤、染色质改变和经典信号通路异常,而RNA层面的调控,尤其是A-to-I RNA编辑在干细胞衰老中的作用仍不清楚。因此,探索RNA编辑是否参与维持肠道干细胞稳态,对于理解衰老的分子机制具有重要意义。
本研究团队首先观察到,果蝇肠道干细胞中的RNA编辑酶ADAR蛋白表达随年龄增长而下降,并伴随RNA编辑活性的降低。果蝇ADAR是人源ADAR2的同源蛋白,因此研究进一步在人类肠道组织中检测ADAR2,发现其在衰老过程中同样呈下降趋势。这些结果提示,ADAR/ADAR2介导的A-to-I RNA编辑衰退可能是跨物种保守的干细胞衰老特征。随后,研究通过在老龄果蝇肠道干细胞中特异性过表达ADAR,发现其能够改善肠道干细胞异常增殖,维持肠道上皮稳态,改善消化吸收与排便功能,并延长果蝇健康寿命。进一步通过构建酶活性缺失突变体,研究证明ADAR的抗衰老作用依赖其RNA编辑酶活性,而不是简单的蛋白表达效应。
在机制层面,本研究进一步解析了ADAR的上下游调控网络。上游方面,研究发现锌指蛋白Zn72D能够以RNA依赖的方式结合ADAR,并保护ADAR免受蛋白酶体途径降解,从而维持其蛋白稳定性。下游方面,转录组分析和功能实验共同指向MAPK信号通路;进一步实验显示,强制激活MAPK通路可削弱ADAR对肠道干细胞衰老的保护作用。机制上,ADAR可编辑关键靶基因pumilio,使被编辑后的Pumilio蛋白增强对MAPK通路核心基因Egfr和ERK的3′UTR区域结合能力,进而抑制其翻译,限制MAPK信号过度激活。本研究由此建立了ADAR–Pumilio–MAPK调控轴,为理解RNA编辑调控干细胞衰老提供了新的机制框架(图1)。
图1 模式图:A-to-I RNA编辑通过Pumilio–MAPK信号轴调控肠道干细胞稳态、再生和衰老
专家点评
郭峥教授:陈海洋/陈亿/张锐团队将A-to-I RNA编辑这一表观转录组调控方式引入干细胞衰老研究,提出RNA编辑信息衰退可能是组织衰老过程中的重要分子事件,为理解干细胞功能下降提供了新的视角。该研究从RNA层面的表观信息维持出发,并未停留于相关性观察,而是围绕RNA编辑功能、干细胞稳态和组织衰老之间的因果关系进行了较为系统的验证,从而增强了研究结论的可靠性。其结果提示,干细胞衰老不仅与基因组损伤、染色质改变等传统机制有关,RNA编辑等转录后调控信息的丢失也可能深刻影响干细胞命运和组织再生能力。总体而言,该研究拓展了衰老生物学的研究框架,揭示了RNA编辑调控肠道干细胞衰老的重要机制,也为进一步探索表观转录组调控组织衰老与再生提供了重要参考。
郭峥,教授,博士生导师,华中科技大学同济医学院基础医学院医学遗传学系主任,国家海外高层次引进人才。主要对肠道干细胞的多功能分化进行深入研究,以期理解干细胞分化的内在生理逻辑和分子基础,以达到对癌症以分化为导向的转化医学治疗。主持国家自然科学基金面上项目3项。以第一/通讯作者在Science、Nature、Dev Cell、Nat Commun、J Cell Biol 等期刊发表研究论文多篇。
作者心得
研究心得
这项研究最初源于我们对干细胞衰老机制的长期关注。我们希望从RNA层面的表观转录组调控出发,探索A-to-I RNA编辑在干细胞稳态维持和组织衰老中的作用。随着研究推进,我们逐渐认识到,衰老过程中表观转录组信息的改变可能与肠道干细胞稳态失衡密切相关,也由此形成了本研究的核心科学问题。前期研究中遇到的一个主要技术难点是果蝇肠道干/祖细胞的流式分选。由于该类细胞数量较少,且对样本制备和分选条件要求高,早期在细胞获取量和样本质量方面存在一定困难。经过多次条件优化,并在平台技术老师的指导和帮助下,最终建立了较为稳定的分选流程,成功获得了满足后续实验要求的肠道干/祖细胞样本。在研究过程中,我们积累了表型、组学和机制验证等多层次数据,如何从丰富的数据中提炼出清晰主线,是文章打磨中非常关键的一步。经过反复分析和讨论,我们最终将研究重点凝练到ADAR介导的A-to-I RNA编辑及其下游调控轴,并重新梳理叙事逻辑和图结构,使每一部分结果都围绕一个明确科学问题展开。
文章能够发表主要得益于选题的创新性、机制逻辑的完整性和多层次证据的支撑。对我们而言,这项研究不仅回答了RNA编辑如何参与肠道干细胞衰老调控的问题,也提示RNA层面的表观转录组信息变化可能是理解干细胞功能衰退和组织再生能力下降的重要切入点。未来,我们希望进一步在人源类器官、哺乳动物模型和相关疾病样本中验证其保守性与潜在转化价值。
投稿心得
这篇文章的发表并非一帆风顺。前期我们经历过多次投稿和修改,也在这一过程中不断重新审视文章的科学问题、故事主线和期刊定位。最终选择投稿Science Signaling,是因为该期刊重点关注信号转导机制与细胞功能表型之间的因果关系,这与我们文章中“ADAR介导的RNA编辑通过Pumilio–MAPK轴调控肠道干细胞稳态”的机制主线高度契合。
文章从投稿到正式发表历时约7个月。同行评议阶段共有两位审稿人参与,审稿意见主要围绕机制阐释的完整性和结果呈现的清晰度展开,例如RNA编辑靶点如何进一步连接下游信号通路等问题。后续编辑阶段,期刊还对图注、补充材料和数据文件提出了细致建议,使文章在表达和呈现上更加准确、规范和完整。文章最终被接收并被期刊选为封面文章发表(图2),对我们是很大的鼓励。
图2 Science Signaling 封面文章
通信作者
陈海洋,教授,博士生导师,四川大学华西医院干细胞与抗衰老研究室主任,国家海外高层次引进人才,“天府峨眉计划”人才。担任中国老年医学学会基础与转化医学分会常务委员,西部老年医学中心联盟委员。主要从事个体衰老机制、干细胞功能退化及相关疾病治疗的研究及临床应用转化。主持国家优秀青年科学基金、国家重点研发计划子课题、国自然重大研究计划和面上项目及广东省杰出青年科学基金等。以末位通讯作者在Cell Metab、Nat Metab、Dev Cell、Nat Commun、Sci Signaling 等高水平期刊发表论文20余篇。
通信作者
张锐,中山大学生命科学学院教授,博士生导师。入选国家海外高层次人才青年项目,广东省“珠江人才计划”创新创业团队核心成员,广州市黄埔区创业类与创新类精英人才。主要研究方向为RNA编辑和修饰基础研究以及基于RNA编辑的RNA治疗。近年来作为通讯作者在Nat Biotechnol、Nat Biomed Eng、Nat Struct Mol Biol、Mol Cell、Sci Signaling 等期刊发表一系列论文,申请或授权发明专利12项。
共同第一作者
张茜,四川大学华西医院博士后、助理研究员。主要研究方向为干细胞功能调控与机体代谢稳态,重点关注肠道干细胞衰老与组织再生的作用机制。相关成果以第一/共一作者发表于Sci Signaling、BMC Med、Cell Death Dis 等期刊。
共同第一作者
朱月丹,四川大学华西临床医学院2022级生物学专业博士研究生,导师为陈海洋教授。主要研究方向为肠道干细胞稳态与代谢性疾病的机制研究。博士期间,以共同第一作者在Nat Commun(2篇)、Sci Signaling 期刊发表SCI论文3篇。曾获博士研究生国家奖学金、四川大学优秀研究生等荣誉。
共同第一作者
陈亿,四川大学华西医院胃肠外科教授,博士生导师,博士后合作导师,四川省卫生健康委学术带头人后备人才。担任四川省国际医学交流促进会肥胖与糖尿病外科专业委员会主任委员、四川省医师协会外科医师专委会肥胖和糖尿病外科学组副组长、国际肥胖与代谢病外科联盟(IFSO)会员、美国肥胖代谢外科学院(ASMBS)国际会员。主持国家自然科学基金青年项目,国家自然科学基金重大研究计划子课题,四川省卫计委专项基金等。荣获国家级奖项3项,省部级4项。以(共同)第一或通讯作者在Cell Metab、Nat Metab、Cell Host Microbe、Nat Commun、Dev Cell、Cell Res、Signal Transduct Target Ther、Sci Signaling、J Cachexia Sarcopeni 等期刊发表高质量论文20余篇。
共同第一作者
侯文豪,中山大学生命科学学院硕士研究生。主要研究方向为RNA编辑和基于RNA编辑的RNA治疗。相关成果以共一作者发表于Mol Cell 期刊。
来源:华西医学时间
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