重要進(jìn)展！中科大劉強(qiáng)課題組發(fā)現(xiàn)長非編碼RNA調(diào)控學(xué)習(xí)記憶新機(jī)制，為阿爾茨海默病的治療提供了重要靶點(diǎn)及全新的方向

4月30日，Nature Communications雜志以研究論文形式發(fā)表了中科大劉強(qiáng)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(fā)現(xiàn)并命名了長非編碼RNA LoNA，揭示了LoNA通過調(diào)控蛋白翻譯來影響學(xué)習(xí)記憶以及阿爾茨海默病的新機(jī)制。

神經(jīng)元活性依賴的新蛋白合成對學(xué)習(xí)記憶過程至關(guān)重要，核糖體的生物合成則是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)翻譯的關(guān)鍵限速步驟，其合成主要的場所是在細(xì)胞核的核仁部位。劉強(qiáng)研究組首次鑒定了一個(gè)核仁特異表達(dá)的長非編碼RNA LoNA，可以同時(shí)調(diào)控核糖體的關(guān)鍵成分-核糖體RNA的轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后甲基化修飾兩個(gè)過程。通過影響核糖體DNA的表觀遺傳修飾以及RNA轉(zhuǎn)錄酶在DNA上的附著來影響其轉(zhuǎn)錄水平，以及轉(zhuǎn)錄后甲基化修飾兩個(gè)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(guān)蛋白的翻譯。

劉強(qiáng)研究組同時(shí)發(fā)現(xiàn)，LoNA的表達(dá)水平高度依賴于神經(jīng)元活性，具體表現(xiàn)為接受氯化鉀刺激的神經(jīng)元中的LoNA水平顯著下降，同時(shí)學(xué)習(xí)記憶等行為學(xué)刺激可以顯著降低小鼠的海馬區(qū)LoNA的水平。降低LoNA水平則可以解除對核糖體RNA轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后修飾的抑制，增加核糖體的生物合成。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，在小鼠的海馬區(qū)特異性敲低LoNA，可以顯著增加突觸相關(guān)蛋白的水平，提高突觸可塑性，長時(shí)程增強(qiáng)以及其他學(xué)習(xí)記憶行為。

阿爾茨海默癥是典型的以學(xué)習(xí)記憶障礙為特征的神經(jīng)退行性疾病，在老年人中發(fā)病率很高，但是目前缺少有效的治療措施。劉強(qiáng)研究組的研究揭示，在阿爾茨海默癥的模型小鼠中敲低LoNA可以顯著恢復(fù)核糖體RNA的水平，同時(shí)減輕模型小鼠的學(xué)習(xí)記憶障礙。該研究為阿爾茨海默癥的治療提供了重要靶點(diǎn)和全新的方向。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉強(qiáng)教授是本文的通訊作者，劉強(qiáng)實(shí)驗(yàn)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(diào)控蛋白翻譯影響學(xué)習(xí)記憶的功能示意圖