中國科大發現長非編碼RNA調控學習記憶新機制

近日，《自然-通訊》（Nature Communications）雜誌以研究論文形式發表了中國科學技術大學劉強研究組題為Activity dependent LoNA Regulates Translation by Coordinating rRNA Transcription and Methylation 的研究論文，文章中首次發現並命名了長非編碼RNA LoNA，揭示了LoNA通過調控蛋白翻譯來影響學習記憶以及阿爾茨海默病的新機制。

神經元活性依賴的新蛋白合成對學習記憶過程至關重要，核糖體的生物合成則是細胞內蛋白質翻譯的關鍵限速步驟，其合成主要的場所是在細胞核的核仁部位。劉強研究組首次鑒定了一個核仁特異表達的長非編碼RNA LoNA，可以同時調控核糖體的關鍵成分——核糖體RNA的轉錄以及轉錄後甲基化修飾兩個過程。通過影響核糖體DNA的表觀遺傳修飾以及RNA轉錄酶在DNA上的附著來影響其轉錄水平，以及轉錄後甲基化修飾兩個層面影響核糖體的生物合成，最終影響蛋白尤其是突觸相關蛋白的翻譯。

劉強研究組同時發現，LoNA的表達水平高度依賴於神經元活性，具體表現為接受氯化鉀刺激的神經元中的LoNA水平顯著下降，同時學習記憶等行為學刺激可以顯著降低小鼠的海馬區LoNA的水平。降低LoNA水平則可以解除對核糖體RNA轉錄以及轉錄後修飾的抑制，增加核糖體的生物合成。動物實驗表明，在小鼠的海馬區特異性敲低LoNA，可以顯著增加突觸相關蛋白的水平，提高突觸可塑性，長時程增強學習記憶行為。

阿爾茨海默症是典型的以學習記憶障礙為特徵的神經退行性疾病，在老年人中發病率很高，但是目前缺少有效的治療措施。劉強研究組的研究揭示，在阿爾茨海默症的模型小鼠中敲低LoNA可以顯著恢複核糖體RNA的水平，同時減輕模型小鼠的學習記憶障礙。該研究為阿爾茨海默症的治療提供了重要靶點和全新的方向。

劉強是該文的通訊作者，劉強實驗室的博士生李定豐為該論文的第一作者。該研究得到了基金委、科技部和中科院的基金資助。

LoNA調控蛋白翻譯影響學習記憶的功能示意圖

文章來源：中國科學技術大學

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