MikroRNA:iden rooli proteostaasin laskussa ja proteiinien aggregaatiossa

Ota yhteyttäoscar.xiao@wecistanche.comLisätietoja

Abstrakti:Ikääntyminen voidaan määritellä solujen, kudosten ja organismin toiminnan asteittaiseksi heikkenemiseksi ajan myötä. Muutokset proteiinien homeostaasissa, joka tunnetaan myös nimellä proteostaasi, ovat ikääntymisen tunnusmerkki, mikä johtaa proteomien epätasapainoon ja proteiinien aggregaatioon, ilmiöihin, joita esiintyy myös ikään liittyvissä sairauksissa. Erilaisten proteostaasin säätelijöiden joukossa mikroRNA:illa (miRNA:illa) on raportoitu olevan tärkeä rooli proteostaasin ylläpitämiseen eliniän aikana useissa organismin kudoksissa osallistuvien geenien transkription jälkeisessä säätelyssä. Tässä katsauksessa yhdistämme äskettäin julkaistut raportit, jotka osoittavat, kuinka miRNA:t säätelevät proteostaasiin liittyviä perusprosesseja, jotka liittyvät kudoksen ikääntymiseen, painottaen kahta eniten tutkittua kudosta, aivokudosta ja luurankolihasta. Tutkimme myös nousevaa näkökulmaa miRNA-säätelyverkostojen rooliin ikääntymiseen liittyvässä proteiinien aggregaatiossa, joka on ikääntymisen ja ikään liittyvien sairauksien tunnettu tunnusmerkki, selvittääksemme mahdollisia miRNA-ehdokkaita ikääntymistä ehkäiseviin diagnostisiin ja terapeuttisiin kohteisiin.

Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja

Avainsanat:miRNA; nisäkkäiden kudosten ikääntyminen; ikään liittyvä proteiinien aggregaatio; proteostaasiverkko

1. Esittely

Vuoteen 2050 mennessä 22 prosenttia maailman väestöstä on yli 60-vuotiaita, mikä lisää ikään liittyvien sairauksien ilmaantuvuutta ja vaikuttaa vanhusten pitkäikäisyyteen ja hyvinvointiin [1]. Proteostaasin muutokset ovat ominaisia ​​ikään liittyville hermoston rappeutumissairauksille, kuten Alzheimerin ja Parkinsonin taudille, sekä normaalille ikääntymiselle [2-4]. Proteostaasin heikkeneminen koostuu proteiinisynteesin, laskostumisen ja hajoamisprosessien asteittaisesta epätasapainosta ajan myötä, mikä johtaa lisääntyneeseen proteiinien väärinlaskostumiseen ja proteotoksiseen stressiin, mikä viime kädessä vähentää organismin pitkäikäisyyttä [2,5-8].

Cistanche voi estää ikääntymistä

Väärin laskostuneiden proteiinien tuotanto johtaa proteiinien aggregaatioon ja proteostaasiin liittyvien stressireaktioreittien aktivoitumiseen, jotka tunnetaan yhteisesti proteostaasiverkostona (PN) ja joihin liittyy lämpöshokkivaste (HSR), laskostumaton proteiinivaste endoplasmisessa retikulumissa. ER) (UPREN) ja mitokondrioissa (UPRmt), ubikitiini-proteasomijärjestelmässä (UPS) ja autofagia-lysosomaalisessa polussa (ALP). PN:n aktivointi on välttämätöntä proteiiniaggregaattien uudelleenlaskostamiseksi ja/tai hajottamiseksi, mikä vähentää stressitasoja ja estää solukuoleman [9-12]. Proteiiniaggregaatiota normaalin ikääntymisen aikana on tutkittu myös useissa organismimalleissa, nimittäin Rattus norvegicus -lajin munuaisissa ja haimassa [13,14], Mus musculuksen sydämessä, luuytimessä ja pernassa [15,16] sekä ihmisen aivokuori[17,18]. Tämän ilmiön taustalla olevat mekanismit ovat kuitenkin toistaiseksi epäselviä.

MikroRNA:t (miRNA:t) ovat luokka pieniä, ei-koodaavia RNA:ita, joiden pituus on 21-23 nukleotidia, ja jotka säätelevät geenin ilmentymistä transkription jälkeisesti kohdentamalla ja estämällä spesifisten lähetti-RNA:iden (mRNA) translaation. Ne säätelevät lukuisia soluprosesseja, nimittäin solujen kasvua ja erilaistumista, organismin kehitystä, fysiologista toimintaa ja solujen homeostaasia[19-21]. Itse asiassa ihmisillä raportoidut ~2500 miRNA:ta säätelevät noin 60 prosenttia proteiinia koodaavista geeneistä, kun taas jokainen miRNA säätelee keskimäärin 200 kohdegeeniä komplementaaristen kohdekohtien kautta [22]. Viime vuosikymmenen aikana miRNA:n yli-ilmentymis- ja/tai knockdown-kokeiden on osoitettu muuttavan suoraan C.elegansin, D.melanogasterin ja M.musculuksen elinikää[23-26]. Erityisesti 100-vuotiailla tehdyt tutkimukset ovat antaneet enemmän tietoa siitä, kuinka dynaamiset ihmisen miRNA-profiilit ovat ikääntymisen aikana [27,28] Esimerkiksi miRNA:iden lisääntynyt biogeneesi havaitaan satavuotiailla verrattuna kahdeksanvuotiaisiin [29]. Uusimmat tutkimukset osoittivat, että miRNA:t säätelevät ikään liittyviä prosesseja, ja jotkut todisteet yhdistävät miRNA:t proteiinien aggregaatioon nisäkäskudoksissa, nimittäin aivoissa ja luustolihaksissa [30,31].

Siitä huolimatta miRNA:n ilmentyminen voi olla kudosspesifistä tai soluspesifistä, ja samaan aikaan miRNA:t voivat olla ei-soluautonomia, toimien välittäjinä eri kudoksissa [32]. Ikään liittyvät muutokset, jotka vaikuttavat tiettyihin miRNA-perheisiin, voivat vaihdella solu- ja kudostyypin mukaan, mikä tekee näistä analyyseistä haastavia yhden organismin miRNA-verkkojen monimutkaisuuden ja yhteenliittymisen vuoksi [19,26]. Lisäksi kiertävät miRNA:t (c-miRNA:t) ja niiden sukkulat (eli solunulkoiset vesikkelit) havaittiin hiljattain terveen fysiologisen ikääntymisen merkkiaineina miR-19a-3p:n ja miR-19:n kanssa. b-3p:n havaittiin lisääntyvän ikääntyneillä henkilöillä, mutta pienentyneen terveillä satavuotiailla, mikä lisäsi miRNA:n säätelyverkostoon uuden kerroksen[27,28]. Tästä syystä aiemmat tutkimukset ovat tarjonneet kokoelman miRNA:ista, jotka liittyvät spesifisiin ikääntymisen tunnusmerkkeihin erilaisissa malliorganismeissa, jotta saadaan parempi esitys miRNA:ista, jotka liittyvät ikääntymiseen useissa kudoksissa [33]. Tämä katsaus keskittyy äskettäin julkaistuihin raportteihin proteostaasiin liittyviin prosesseihin osallistuvien geenikohteiden miRNA-säätelystä, jotka ovat olennaisia ​​kudosten ikääntymisen kannalta, painottaen erityisesti nisäkäskudosten ikääntymistä.

2. MiRNA:iden biogeneesi ja kohdesitoutuminen

RNA-polymeraasi II transkriptoi miRNA:ita, tuottaen primaarisia miRNA-transkriptejä (entisiä miRNA:ita), joita Drosha/DGC8, RNaasi III -entsyymimikroprosessorikompleksi, sitten prosessoi ~70-100 nukleotidin (nt) kantasilmukan esiastemiRNA:iden (prekursorien) tuottamiseksi. -miRNA:t) [21,34]. Nämä esi-miRNA:t viedään ytimestä sytoplasmaan Exportin-5:n, RanGTP:stä riippuvaisen, kaksijuosteisen RNA:ta sitovan ja tumaa kuljettavan proteiinin kautta, ja sitten pilkkoutuvat RNaasi II -entsyymin Dicer avulla, jolloin saadaan {{ 13}}nt kaksijuosteiset kypsät miRNA-dupleksit [35,36]. miRNA voi olla peräisin pre. miRNA:ta kutsutaan "5p"-juosteeksi tai 3'-päästä, joka tunnetaan nimellä "3p"-juoste [37]Aiemmin juosteen valintaprosessin ilmoitettiin alkavan yhdestä kaksinkertaisesta miRNA-juosteesta, joka tunnetaan nimellä miR- tai ohjausjuoste, joka valittiin ja ladattiin Argonaute-proteiiniin miRNA-indusoidun vaimennuskompleksin (miRISC) muodostamiseksi, kun taas toinen juoste, jota perinteisesti kutsutaan matkustajajuosteeksi tai miR', työnnettiin ulos kompleksista ja hajotettiin [37]. ]. Joissakin tapauksissa kumpi tahansa juoste voidaan kuitenkin valita ja ladata Argonaute-proteiineihin geenin ilmentymisen säätelemiseksi, kuten miR-34, jossa miR-34b-5p ja miR{ {27}}b-3p:tä on läsnä suunnilleen yhtä suurena pitoisuutena ihmisillä, mikä mahdollistaa erillisten mRNA:iden kohdistamisen [37-39]. Ilmiö, jota kutsutaan "miRNA-käsivarren vaihtamiseksi", on se, että joko 3'- tai 5'-miRNA-varsien ensisijainen valinta juosteen valintaa varten voi olla riippuvainen joko kudostyypistä tai elämän kehitysvaiheesta, kun taas tämän säätelyn purkaminen prosessi liittyy sairauteen [37-39]miRISC voi kohdistaa spesifisiä mRNA:ita ladatun miRNA:n ohjausjuosteen siemensekvenssin (2-7 nukleotidia) ja useimmissa tapauksissa 3 transloimattoman alueen (3) välisen sekvenssikomplementaarisuuden kautta. Kohde-mRNA:iden 'UTR) [32,34]. Joissakin tapauksissa miRNA:iden 3'-päät voivat käydä läpi ensisijaisesti komplementaarisen sitoutumisen kohde-mRNA:iden 5'UTR-alueiden motiiveihin [40,41]. Käsivarsien vaihtaminen voi johtaa kypsien miRNA:iden kerääntymiseen muuttuneilla siemensekvensseillä, mikä muuttaa dramaattisesti mRNA:iden kohdentamista[42] Ikääntymisen aikana miRNA:iden 3- ja 5'-kypsien käsivarsien ilmentymisessä tapahtuu yleinen muutos, kun 5:n määrä lisääntyy. "kypsä ilmentyminen ja vähenevä 3" -ilmentyminen ajan myötä, erityisesti miR-6786:lle ihmisen plasmanäytteissä [42]. Samaan aikaan miR{50}} tunnistettiin eniten alentuneella 5'-ilmentymissuhteella, nimittäin rintamaidossa, sydämessä, kiveksissä, kantasoluissa ja verisoluissa, mikä osoitti, että ikään liittyvät vaihtelut 3'- 5'-kypsän miRNA:n ilmentymissuhteet voivat olla kudoksesta riippuvaisia ​​[42]

Seuraavan sukupolven sekvensoinnin aikakaudella osoitettiin, että yksi yksittäinen miRNA-lokus pystyy tuottamaan useita erillisiä miRNA-isoformeja tai isomiR:itä, jotka ovat miRNA-sekvenssivariantteja, jotka ovat muuttaneet 3'- ja/tai 5'-pää(t) nukleotidin takia. lisäys, deleetio tai substituutio [43]. IsomiR:ien biogeneesi voi olla templaatista riippuvaista, mikä johtaa 5'- tai 3'-nukleotidien siirtymiseen, tai ei-templaatista riippuvainen, mikä johtaa transkription jälkeiseen RNA:n muokkaukseen ja hännän muodostumiseen [44]. IsomiR:t voidaan luokitella 3'-, 5'-, polymorfisiksi ja sekamuotoisiksi riippuen sekvenssin vaihtelusta ja pituuden muutoksista [4]. Kypsymisen jälkeiset sekvenssimuutokset, kuten trimmaus (nukleotidien poistaminen eksoribonukleaasien kautta 3'-päästä) ja hännän (nukleotidien lisääminen terminaalisilla nukleotidyylitransferaaseilla 3'-päässä) aiheuttavat 3'-isomiR:itä (tunnetaan myös nimellä 3'-isomiR). -trimmed ja 3'-isomiR-tailed)[43-45]On myös raportoitu, että 5'-isomiR:t syntyvät suurelta osin miRNA-sekvenssien epätarkalla pilkkoutumisella Droshan ja/tai Dicerin kautta[43]. Polymorfiset isomiR:t sisältävät muutoksia kypsässä sekvenssissä, ja niiden pituus on muuttumaton, kun taas sekalaiset isomiR:t sisältävät muutoksia pituudessa ja sekvenssissä [46,47]. Erityisesti isomiR:ien muodostumisen osoitettiin olevan solu- ja kudosspesifistä nisäkkäissä, ja niitä käytettiin syövän biomarkkereina ja osallisina Alzheimerin tautiin [48,49].

On hyvin vähän tutkimuksia, jotka selventävät täysin isomiR:ien roolia ikääntymisen yhteydessä. Äskettäin isomiR-19a-3p:n havaittiin lisääntyneen merkittävästi epäterveillä satavuotiailla verrattuna terveisiin satavuotiaisiin, mikä viittaa siihen, että tätä isomiR:ää voidaan käyttää mahdollisena terveen ikääntymisen merkkiaineena [28]. Lisäksi metformiinilla käsiteltyjen (ikiajan pidentämishoito) ihmisen napasuomon endoteelisolujen (HUVEC) isomiR-sekvensointi replikatiivisen vanhenemisen aikana paljasti, että ei-kanoniset sekvenssit muodostivat lähes 40 prosenttia koko miRNA-poolista, jolloin metformiinihoito muutti merkittävästi suhteellista 133 isomiR:n runsaus, jotka tunnistettiin 73 yksittäisen miRNA:n variantiksi [50]. Mielenkiintoista on, että näiden miRNA:iden ja isomiR:ien kohdegeenien havaittiin olevan osa fosfatidyyli-inositoli-3-kinaasi (PI3K)-Akt -reittiä ja rapamysiinin (mTOR) signaalireitin nisäkäskohde [50]. Erityisesti useimmat metformiinihoidon aiheuttamat isomiR:t tunnistettiin 3'-isomiR:iksi; kuitenkin noin 5 prosenttia tunnistettiin 5'-isomiR:iksi, joiden osoitettiin siirtävän siemensekvenssiä ja tuottavan suuremman määrän kohdegeenejä, jotka eivät olleet yleisiä miRNA-kohteissa tässä tutkimuksessa [50]. Jälleen kerran isomiR:t näyttävät olevan tehokkaita markkereita terveen ikääntymisen ja eliniän pidentämisen arvioinnissa. Siitä huolimatta isomiR:ien dynaamisten muutosten biologisia vaikutuksia ikääntymisen ja vanhenemisen kautta tulisi tutkia edelleen.

Tutkimukset raportoivat, että vähintään kuuden emäsparin yhteensopivuus miRNA:sta mRNA:han on välttämätön geeniekspression hiljentämiseksi, ja tämän täydentävän sitoutumisen vuoksi kohde-mRNA:n kanssa yksittäisillä miRNA:illa voi olla useita kohde-mRNA:ita (noin 100 mRNA:ta) ja ne voivat samanaikaisesti olla kohdistaa saman mRNA:n eri 3-UTR-kohtiin, kun taas eri miRNA:t voivat kohdistaa myös samaan mRNA:han, mikä lisää saman mRNA:n säätelytulosten monimutkaisuutta [32]. Tämä tarkoittaa, että jokaisessa solu- ja kudostyypissä on erittäin monimutkaisia ​​miRNA-malleja, ja yhden tai useamman komponentin säätelyhäiriöt miRNA-verkostoissa voivat johtaa homeostaasin epätasapainoon, lyhentyneeseen elinikään ja sairauteen [5152]. Itse asiassa 100-vuotiailla miRNA:iden, nimittäin miR-16, miR-18a ja miR-21, ilmentyminen lisääntyy, kun taas RNA-polymeraasin Ⅱ, Drosha, Exportin{{ 10}}, ja Dicer ovat myös kaikki ylisäänneltyjä verrattuna kahdeksankymmenenikäisiin [29].

3. Kohdennettu miRNA:n hajoaminen ja sen rooli perussoluprosesseissa

Toisin kuin miRNA-biogeneesissä, miRNA:n hajoamisen/hajoamisen – erityisesti kohdennetun miRNA:n hajoamisen (TDMD) – rooli terveydessä ja sairauksissa on vasta alkamassa selkiytyä. TDMD esiintyy, kun kohde-RNA pystyy indusoimaan sukulaismiRNA:nsa hajoamista/hajoamista sen sijaan, että se aiheuttaisi kohteen repressiota, mikä mahdollistaa useiden soluprosessien moduloinnin. TDMD esiintyy, kun miRNA:n 3'-alueella on laajaa komplementaarista sitoutumista, mikä saa aikaan konformaatiomuutoksen, joka stimuloi 3'-pään vapautumista Ago PAZ -domeenin sidostaskusta [53-55]Myöhempi altistuminen 3'-pää mahdollistaa miRNA:n entsymaattisen hajoamisen [54]Tähän prosessiin voi liittyä myös miRNA-sekvenssin transkription jälkeisiä modifikaatioita, kuten hännän muodostumista (terminaalisten nukleotidyylitransferaasien avulla) ja trimmausta (3'-{{9) }}'eksonukleaasit), mikä johtaa isomiR:ien tuotantoon[56,57]. TDMD-kohteet pystyvät myös vangitsemaan Ago2:n tietyssä konformaatiossa, joka mahdollistaa miRNA:n 3'-pään paljastamisen häntää ja trimmaamista varten samalla, kun ne ovat jatkuvasti rajoittumassa Ago2:een [54,55]. Mielenkiintoista on, että on mahdollista mitata miRNA:n hajoamisnopeuksia nisäkässoluissa yhdistetyillä menetelmillä, kuten metabolisen RNA:n 4sU-pohjaisella "pulssi-chase" -leimauksella korkean suorituskyvyn RNA-sekvensoinnilla, jossa trimmauksen ja hännän osoittamisen osoitettiin olevan dynaamisia ajan myötä fibroblasteissa [ 57] Nämä menetelmät voivat osoittautua hyödyllisiksi tulevissa tutkimuksissa, joissa arvioidaan miRNA:n hajoamista fysiologisen ikääntymisen aikana.

Kourallinen tutkimuksia on tutkinut endogeenistä TDMD:tä ja sen toimintaa nisäkkäissä ja tunnistanut tähän ilmiöön liittyvät keskeiset kohdegeenit. Esimerkiksi Serpinel, joka koodaa seriini-treoniiniproteaasi-inhibiittoria, toimii TDMD-kohteena miR-30b-5p- ja miR-30c-5p-hajoamisen säätelemiseksi hiiressä. fibroblastit, mikä edistää lepotilassa olevien fibroblastien palaamista solukiertoon[58]. Mielenkiintoista on, että kaikki miR-30-perheenjäsenet (miR-30a -30b,-30c,-30d ja-30e) pystyvät olla vuorovaikutuksessa Serpinelin kanssa; kuitenkin vain miR-30b ja miR-30c osoittavat laajennettua 3'-pään komplementaarisuutta (tunnetaan myös nimellä 3C-pariliitos) Serpinel-transkription kanssa, mikä osoittaa, että tämä 3C-parisuhde on olennainen TDMD:lle [58]. Kaiken kaikkiaan Serpinel.miR-30b/c-vuorovaikutuksella on keskeinen säätelyrooli nisäkässolujen fenotyypeissä, koska se helpottaa lepotilassa olevien solujen paluuta solukiertoon. Toisen esimerkin endogeenisesta TDMD-kohteesta, hermosolujen regeneraatioon liittyvän proteiinin (Nrep) geenin, ilmoitettiin ohjaavan miR-29b:n hajoamista 3'-leikkauksen kautta, sääteleen yleistä motorista koordinaatiota ja motorista oppimista hiirillä[59]. Normaalisti Nrep rajoittaa miR-29b:n ilmentymisen vain pikkuaivojen Purkinjen hermosoluihin, kun taas miR-29-kohdan häiriö Prepissä laajensi miR-29b:n ilmentymisen pikkuaivojen rakeiseen kerrokseen, mikä johti epänormaaliin motorinen oppiminen ja koordinaatio hiirillä [59]. Tarkemmin sanottuna miR-29-kohdan sekoitus Nrepissä hermosolujen esisoluissa johti miR-29-isoformien puuttumiseen, jotka tuotettiin 3'-leikkauksen tai hännän kautta[59]. Mielenkiintoista on, että Prep miR-29 -kohdalla osoitettiin myös olevan suuri sekvenssin samankaltaisuus seeprakalan ei-koodaavien RNA-vaakojen kanssa, mikä säätelee ahdistuneisuutta muistuttavaa ja tutkivaa käyttäytymistä seeprakaloissa [59]. Kaiken kaikkiaan TDMD on endogeenisten kohteiden kautta välttämätön nisäkkään aivojen asianmukaisten toimintojen ja käyttäytymisen ylläpitämisessä ja solujen fenotyyppien hallinnassa.

4. MiRNA:n ilmentymisprofiilit ovat dynaamisia ja kudosspesifisiä koko ikääntymisen ajan

Kudosten ikääntymisen aikana miRNA:n runsaus vähenee asteittain, mikä ilmoitettiin ensimmäisen kerran johtuen ikään liittyvistä miRNA-biogeneesin vähenemisestä, joka tapahtuu Dicerin heikentymisen seurauksena[60]. Itse asiassa miRNA-biogeneesin osoitettiin parantavan stressinsietokykyä ja pitkäikäisyyttä C. elegansissa ja rasvakudoksessa hiirillä, kun taas spesifiset miRNA:t yhdistettiin stressiresistenssiin ja ikääntymiseen[23,60]. Äskettäin havaittiin, että miRNA-biogeneesigeenit itse asiassa miRNA:t, jotka osallistuvat ikään liittyviin prosesseihin, ovat erittäin kohteena, nimittäin miRNA-71, jonka osoitettiin heikentävän globaalia miRNA-ilmentymistä ja johtavan lisääntyneeseen mRNA-ilmentymisen vaihteluun iän myötä [19]. Nämä tulokset ovat sopusoinnussa aiempien todisteiden kanssa, jotka vahvistivat miR-71:n yhdeksi eniten tutkituista miRNA:ista ikääntymisen ja pitkäikäisyyden kontekstissa, ja sen ilmentyminen on merkittävästi lisääntynyt varhaisesta keskiaikaan asti [24,25]. Mielenkiintoista kyllä, miR-71:n on äskettäin raportoitu myös stimuloivan ubikvitiiniriippuvaista proteiinin vaihtuvuutta erityisesti suolistossa, mikä pidentää C. elegansin elinikää, kun taas sen esto vaikutti organismin proteostaasiin [61]. Erityisesti C. elegansin värekarvaisten AWC-hajuhermosolujen kautta havaitsemat ruoan hajut 1) stimuloivat ubikvitiiniriippuvaisen proteiinien hajoamisen solujen ei-autonomista säätelyä ubikvitiini-proteasomijärjestelmän (UPS) ja endoplasmiseen verkkokalvoon (ER) liittyvän proteiinien hajoamisen kautta. (ERAD) ja 2) lisäävät suoliston lämpöstressin vastustuskykyä [61]. Kirjoittajat osoittivat, että miR-71 inhiboi spesifisesti Toll-reseptoridomeeniproteiinia (TIR-1) amfidin siiven "C"(AWC) hajuneuroneissa, kun taas miR-71 ja/tai TIR{ {29}}poistomadot osoittavat UPS- ja ERAD-häiriöitä, mikä eliminoi ravinnonlähteen vaikutuksen tähän vasteeseen [61]. Yksi tärkeä esiin nouseva seikka on, että miRNA-säätelyverkostot ovat laajalti monimutkaisia ​​useissa organismimalleissa, ja miRNA:n ilmentymisprofiilit näyttävät olevan sekä kudosspesifisiä että samalla yhteydessä eri kudoksiin.

Useimmat tutkimukset, jotka ovat tutkineet miRNA:iden roolia normaalissa nisäkäskudosten ikääntymisessä, ovat keskittyneet kokeisiin, joissa on käytetty näytteitä pääasiassa aivoista ja luustolihaskudoksesta, mikä johtuu ehkä näiden kudosten taipumuksesta ikääntymiseen liittyvien sairauksien kehittymiseen [62]Yksi hyvin tutkittu miRNA ikääntymisessä ja ikääntymiseen liittyvissä sairauksissa on miR-34. Tämän miRNA:n osoitettiin säätelevän ikääntyvässä C. elegansissa [63], kun taas sen liiallinen ilmentyminen pidentää elinikää Drosophilassa ja vähentää taipumusta ikääntymiseen liittyvään hermoston rappeutumiseen [64] Toisin kuin muut organismit, miR{{7} } perheellä on haitallinen rooli nisäkkäiden aivojen ikääntymisessä, missä miR-34c:n voimistuminen havaittiin hiiren hippokampuksessa sekä normaalissa ikääntymis- että AD-malleissa, ja se liittyy kognitiiviseen heikkenemiseen [65]. Lisäksi ikään liittyvä miR-29a:n ja miR-29b:n lisääntynyt säätely hiiren aivoissa johtaa mikroglian säätelyhäiriöihin ja hermotulehduksen lisääntymiseen, mikä on myös aivojen ikääntymisen tunnusmerkki [66]. Samoin ikääntymisprosessin aikana lihasten rappeutuminen ja regeneraatio ovat epätasapainossa, mikä johtaa lihasten homeostaasin menettämiseen. Lisäksi miRNA:t, nimittäin miR-29, yhdistettiin sarkopeniaan, ikääntymiseen liittyvään lihastoiminnan heikkenemiseen, ja niiden osoitettiin moduloivan apoptoosia, vanhenemista ja insuliinin kaltaisen kasvutekijän (IGF-1) signaalia. ikääntyvissä lihassoluissa [67]. Siten miRNA:ita voidaan käyttää ikääntymisen biomarkkereina useammassa kuin yhdessä kudoksessa ja spesifisissä ikään liittyvissä fenotyypeissä, kuten sarkopeniassa.

Äskettäin joukko tutkimuksia tutki miR-206:n roolia verisuonten (eli sydänlihasten) ja luustolihasten ikääntymisen ja homeostaasin aikana[68-74]. MiR-206:n lisääntynyt ilmentyminen yhdistettiin verisuonten ikääntymiseen, erityisesti henkilöillä, joilla on rytmihäiriöitä [74], ja sen osoitettiin myös estävän verisuonten sileän lihassolujen proliferaatiota ja edistävän ateroskleroosia[72,73]. Nämä tutkimukset korostavat miRNA-sääntelyn tutkimisen tärkeyttä yhdessä tietyssä nisäkäskudoksessa, jotta voidaan löytää uusia terapeuttisia kohteita spesifisille, ikään liittyville patologioille.

Kun kaikki nämä viimeaikaiset havainnot otetaan huomioon, on selvää, että miRNA-säätelyverkostot välittävät jossain määrin ikääntymistä ja pitkäikäisyyttä. On kuitenkin olennaista selventää miRNA:iden roolit jokaisessa organismimallissa miRNA-säätelyverkostojen monimutkaisen luonteen ja potentiaalisten kohteiden lukuisuuden vuoksi, joita kullakin miRNA:lla voi olla. Seuraavissa osioissa korostamme tarkemmin miRNA:iden spesifisesti ikääntymiseen liittyvän proteostaasin heikkenemisen vaikutusta, johon liittyy proteiinien hajoamis- ja puhdistumaprosesseja, yhteenveto kuvassa 1, ja tutkimme niiden mahdollista vaikutusta laajalle levinneeseen proteiinien aggregaatioon nisäkkäiden ikääntymisen aikana.

5. MiRNA-säätelyn rooli ikään liittyvässä autofagisessa taantumassa aivoissa ja luustolihaksissa

Tieteelliset raportit on kuvattu useiden proteostaasiin liittyvien hajoamisreittien tärkeimmiksi modulaattoreiksi nisäkkään kudosten ikääntymisen aikana. Tieteelliset raportit ovat keskittyneet miRNA-säätelyverkostoihin, joihin liittyy autofagia-lysosomireitti (ALP), painottaen erityisesti rapamysiini (mTOR) -kompleksin nisäkäskohdetta. aivoissa ja lihaksissa [24,75].Inukai ja kollegat (2012) suorittivat yhden ensimmäisistä tutkimuksista, joissa käytettiin Solexa-syvään sekvensointia tunnistaakseen miRNA:iden erilaisen ilmentymisen aivojen ikääntymisen aikana ja mTOR-signaloinnin välillä [24].cistanche แอ ม เว ย์Tässä tutkimuksessa useimpien eri tavalla ilmentyneiden miRNA:iden suhteellinen runsaus väheni 24-25-kuukauden ikäisissä hiirissä verrattuna 5-kuukauden ikäisiin hiiriin. KEGGenrichment-analyysi paljasti, että miRNA:t, nimittäin miR-5620 isomiR ja miR-341 isomiR ovat mukana mTOR/proteiinikinaasi B(Akt)/Forkhead box Class O (FOXO) -signalointissa [24].

Yksi autofagian tyyppi, jota kutsutaan makrofagiaksi, sisältää sytoplasmisten komponenttien, mukaan lukien solujätteet ja väärin laskostuneet proteiinit, hajoamisen ja kierrätyksen, jotka on pakattu autofagosomeiksi kutsuttuihin kaksoiskalvorakkuloihin, jotka fuusioituvat lyso-osien kanssa lysosomaalisten hydrolaasien hajottamiseksi. 75]. Autofagosomit voivat niellä proteiiniaggregaatteja ja hajota, ja ikääntyminen voi muuttaa autofagista puhdistumaa autofagosomien muodostumisen vikojen, epäonnistuneen autofagosomi-lysosomifuusion ja lysosomien happamoitumisen vuoksi [76]. Ikään liittyvä autofaginen toimintahäiriö voi myös johtaa ikään liittyvien sairauksien, nimittäin sarkopenian ja neurodegeneratiivisten sairauksien, kehittymiseen. Katso kattava katsaus [75]. Luustolihasten ikääntymisen aikana autofagisen aktiivisuuden osoitettiin heikkenevän iäkkäillä sarkopeniaa sairastavilla potilailla ja hiiren lihaskudoksessa, jossa LC3:n, autofagosomien ja autolysosomien markkerin, ja E{10}}kaltaisen ATG7-entsyymin proteiinitasot laskevat iän myötä [ 62]. Äskettäin vahvistettiin, että miR-34a on avaintekijä autofagisessa toiminnassa aivojen ikääntymisessä, ja sen voimistuminen johtaa vialliseen autofagiaan ja epänormaaliin mitokondriodynamiikkaan d-galaktoosi-indusoiduissa ikääntymisen rottamalleissa [77]. Tässä samassa tutkimuksessa autofaginen toimintahäiriö kumottiin antamalla miR-34inhibiittoria d-galaktoosi-indusoiduille SH-SY5Y-soluille ja johti autofagiaan liittyvien proteiinien, nimittäin LC3:n, Beclin 1:n, lisääntyneeseen ilmentymiseen. ATG7 ja P62:n [7] hajoaminen yhdessä miRNA-34a voi olla tehokas terapeuttinen kohde nisäkkään aivojen ikääntymiseen liittyvän autofagisen heikkenemisen vaimentamiseen ja/tai kääntämiseen.

Lihasrikastetut miRNA:t, eli myo-miRNA:t, kuten miR-1 ja miR-206, voivat säädellä kohteita PI3K/AKT/mTOR/FOXO-reitin kautta, joka ohjaa solukiertoa, proliferaatiota ja erilaistumisprosessit myosyyteissä [68-71]. Äskettäin hemodialyysipotilailla, jotka käyvät säännöllisesti fyysistä vastustusharjoittelua, osoitettiin olevan alhaisemmat miR-206-tasot, mikä johti suurempaan myogeneesiin ja vähemmän sydämen kalkkeutumiseen, mikä on verisuonten ikääntymisen tunnusmerkki [69]. Kirjoittajat tulivat siihen tulokseen, että säännöllisen harjoittelun jälkeen miR-206:n alennussäätely mahdollisesti stimuloi myogeneesiä insuliinin kaltaisen kasvutekijä 1:n (IGF1) sitoutumisen ja PI3K/AKT/mTOR-reitin aktivoinnin kautta [70]. Vastaavasti ihmisen luustolihaksessa 26 miRNA:ta tunnistettiin säätelemään ikää, liikuntaa tai molempien yhdistelmää, jolloin yhdeksän näistä miRNA:ista, nimittäin miR-99a-5p, miR{{18 }}b-5p:llä, miR-100-5p:llä, miR-199a:lla ja miR-196b-5p:llä on validoidut kohdesekvenssit 3'UTR:n sisällä kohdegeenit, jotka osallistuvat Akt/mTOR-signalointireittiin, kuten mTOR, Akt, säätelyyn liittyvä MTOR-kompleksin 1 proteiini (RPTOR) ja IGF1[71].

Erityisesti miR-378 on myös todettu olevan ratkaisevan tärkeä lihasten homeostaasille, koska se ylläpitää autofagiaa kohdistamalla suoraan fosfoinositidista riippuvaiseen proteiinikinaasi 1:een (PDK1), edistämällä Akt-mTORCl-signalointia ja vähentämällä myosyyttien apoptoosia kaspaasi 9 -kohdistuksen kautta. [69]. MiR-378-knockout-hiirillä ilmeni heikentynyttä autofagiaa ja viallisten mitokondrioiden kertymistä, kun taas miR-378-yli-ilmentymisen osoitettiin vähentävän unc-51-kuten autofagiaa aktivoivan kinaasi 1:n (ULK1) fosforylaatiota, mikä myöhemmin edisti autofagosomien muodostuminen, tulos, joka vahvistettiin lisääntyneellä LC3:n ilmentymisellä ja pisteillä C2C12-myotube-solulinjassa[69]. Tämä tutkimus on tärkeä, koska se vahvistaa, että miR{17}} palvelee hyödyllistä roolia autofagian edistämisessä ja tunnistaa sen kaksi suoraa kohdetta: (1)PDK1, joka aktivoi Akt:n ja mTORCl:n edistämään autofagiaa luustolihaksissa ja (2)kaspaasi9, joka estää myosyyttien apoptoosia. Siitä huolimatta autofagian miRNA-säätelyssä on vielä monia näkökohtia, joita on tutkittava kudosten ikääntymisen yhteydessä, erityisesti nisäkäslajeissa.

Ikään liittyvän proteiinien aggregaation yhteydessä miR-1:n osoitettiin säätelevän lihasten toimintaa ja parantavan nielun pumppausta vasteena proteotoksiselle stressille ajan myötä, samalla kun se myös tukahduttaa polyglutamiini 35(polyQ35) -proteiinin aggregaatiota C.elegansissa [30]. ]. V-ATPaasi-alayksikkö, vha{6}} tunnistettiin miR-1:n suoraksi kohteeksi, joka säätelee lysosomaalista biogeneesiä ja toimintaa [30]. Siksi miR-1:a tulisi tutkia oletettuna terapeuttisena strategiana lihasspesifisen proteiinin aggregaation torjumiseksi ja lihasten liikkuvuuden parantamiseksi koko elinkaaren ajan. Aiemmin kohonneiden miR-1-tasojen osoitettiin edistävän autofagiaa, mikä vähentää proteiiniaggregaattien kertymistä C. elegansiin ja nisäkässoluihin[78]Hiiren aivokuoren hermosoluissa ja HeLa-soluissa miR-1 aktivoituu. autofagia Tre-2/Bub2/CDC16(TBC) Rab GTPaasia aktivoivan proteiinin (TBC1D15) kohdistamisen kautta vasteena mutanttien huntingtiiniaggregaattien kertymiselle[78]. TBC1D15:n osoitettiin estävän autofagiaa inaktivoimalla Rab7:n, joka säätelee autofagosomien ja lysosomien fuusiota. Jälleen kerran miR-1 näyttää olevan tehokas ehdokas ikääntymistä ehkäiseville lääkkeille, jotka kohdistuvat autofagiaan liittyviin prosesseihin.

6.miRNA:t välittävät ubikitiini-proteosomijärjestelmää aivojen ikääntymisessä ja lihasatrofiassa

Ubikitiini-proteasomijärjestelmä (UPS) on solujen proteolyyttinen hajoamisprosessi, joka koostuu 26S-proteasomista sen keskeisenä komponenttina ja sisältää kaksi 19S-säätelykomponenttia ja yhden 20S-ytimen [79]. Proteasomaalinen aktiivisuus laskee normaalin ikääntymisen ja hermoston rappeutumisen aikana [80]. Viimeisen vuoden aikana kahdessa tutkimuksessa on kuvattu miRNA-sääntelyn vaikutusta UPS:iin liittyviin muutoksiin ikääntymisen aikana ei-taudin yhteydessä [81-83]. Esimerkiksi miR-127-5p:n havaittiin vähentyneen ilmentymisen ikääntyneiden C57BL/6]-hiirten aivoissa, jotka kärsivät LPS:n aiheuttamasta iskemiasta, ja ensimmäistä kertaa tunnistettiin 26S-proteasomin ei-ATPaasi-säätelyalayksikkö 3 (Psmd3). yhtenä sen kohteista [82]. Tämä tutkimus on tärkeä, koska kirjoittajat eivät ainoastaan ​​tarjonneet aivojen miRNomea kypsän miRNA-sekvensoinnin avulla, vaan myös tunnistivat aivoissa uuden miRNA:n, miR-127, joka liittyy solujen apoptoosiin ja proteasomaaliseen toimintaan ikääntymisen ja iskemian aikana. Lisäksi terveillä apolipoproteiini E(ApoE c4)polymorfismin kantajilla, jotka liittyvät A-puhdistumaan ja lisääntyneeseen AD:n kehittymisen riskiin, miR-153-3p:n osoitettiin lisääntyneen, mikä johti tumatekijän erytroidin{{ 23}}sukutekijä-2(Nrf2)-välitteinen proteasomaalinen toiminta ja erytrosyytti A:n kertyminen plasmaan [81]Lisäksi proteasomeihin liittyvät komponentit, kuten plasman Kelchin kaltainen ECH-assosioitunut proteiini 1 (Keapl) ja erytrosyyttien histonideasetylaasi 6 (HDAC6), lisääntyivät myös Apoes4-kantajilla verrattuna ei-kantajiin [81]. ApoE a4 -polymorfismia yhdessä proteoasomiin liittyvien komponenttien ja miR{40}}p:n kanssa voidaan käyttää plasma- tai verenkiertomarkkereina arvioitaessa haavoittuvuutta A:n kertymiselle ja siihen liittyvää proteasomaalista toimintahäiriötä aivojen ikääntymisen aikana, ja samaan aikaan patologisen ikääntymiseen liittyvän hermoston rappeutumisen ja proteiiniaggregaation kehittymisalttiuden arvioimiseksi, mikä tarjoaa ei-invasiivisen mittauksen kantajille.

Lihasatrofialle on ominaista poikkeava proteiinien hajoaminen UPS-reitin kautta [83].kuinka paljon cistanchea ottaaLuustolihaksissa lihaksen nimetön sormi 1 (MuRF1) ja lihasatrofia F-box (MAFbx)/atrogin-1 ovat E3-ubikitiiniligaasi, joiden uskotaan osallistuvan substraattien ubikvitinaatioon 26S-proteasomin aiheuttamaa hajoamista varten. näiden UPS-komponenttien lisääntyminen edistää lihasten surkastumista [83]. Lihasatrofian aikana MuRFI:n ja MAFbx/atrogiini-1 yli-ilmentää, kun taas näiden komponenttien esto hidastaa lihasten menetystä [84,85].bioflavonoiditUseat tutkimukset ovat korostaneet miRNA:iden roolia MuRFl- ja MAFbx/atrogin{0}}-ilmentymisen säätelyssä. Esimerkiksi miR-23a:n osoitettiin estävän MuRFl:n ja MAFbx/atrogiinin-1 translaatioaktivaatiota, mikä ehkäisee lihasatrofiaa deksametasonin aiheuttamassa lihasatrofian hiirimallissa [86].mikä on cistancheLisäksi lihasspesifisen miR-1:n lisääntyneen ilmentymisen havaittiin alentavan HSP70-tasoja, vähentäen AKT:n fosforylaatiota ja johtavan FOXO3:n aktivaatioon ja lopulta MuRFl- ja MAFbx/atrogin-1-ekspression lisääntymiseen. deksametasonin aiheuttaman lihasatrofian aikana hiirillä [87]. Erityisesti deksametasonin induktion yhteydessä miR{8}} säätelee FoxO3a:n defosforylaatiota ja myöhempää aktivaatiota HSP70/Akt-signaloinnin kautta, mikä estää suoraan tai epäsuorasti proteiineja, jotka estävät lihasten surkastumista [87]MuRF1:n ja MAFbx/:n esto. atrogiini-1-transkription osoitettiin parantavan lihasten menetystä luurankolihaksissa (erityisesti gastrocnemius-lihaksissa) 40-viikon ikäisten vanhenemiskiihtyneiden hiirten alttiissa 8 (SAMP8) hiirissä verrattuna ikääntymiseen. -kiihdytetyt hiiriresistentit (SAMR1) hiiret stimuloinnin jälkeen epigallokatekiini-3-gallaatilla (EGCG), joka on vihreän teen katekiinikomponentti, jonka tiedetään parantavan lihasten menetystä [88]. EGCG:n osoitettiin estävän myostatiinia ja säätelevän miR-486-5p:tä, joka suppressoi suoraan fosfataasia ja tensiinihomologia (PTEN), lisää Akt-fosforylaatiota ja johtaa aktiivisen FoxOlan estoon ja MuRFl:n ja MAFbx/atroginin{{ 25}}-transkriptio 40-viikon ikäisten SAMP8-hiirten luurankolihaksissa sekä myöhäisessä siirrossa C2C12-myoblastisoluissa [88]. Tämä tutkimus paljasti ainutlaatuisen lihasten menettämisen intervention käyttämällä vihreän teen EGCC-komponenttia miRNA-sääntelyn muuttamiseksi ubikvitiini-proteasomiprosessissa ja PI3K/Akt/FOXO-signalointia luurankolihaksissa. Itse asiassa nämä havainnot tarjoavat todisteita siitä, että miRNA:han liittyvä UPS-aktivaatio edistää lihasten surkastumista ensisijaisesti MuRFI:n ja MAFbx/atrogiinin-1 kohdistamisen kautta luustolihakseen.

7.miRNA:t UPR- ja proteiiniaggregaation säätelijöinä

Stressiolosuhteissa väärin laskostuneet proteiinit kerääntyvät ER-onteloon ja saavat aikaan UPRER:n näiden proteiinien hajottamiseksi kolmen avainreitin kautta, nimittäin proteiinikinaasin RNA:n kaltaisen ER-kinaasin (PERK), inositolia vaativan entsyymin -1 alfa kautta. (IRE-1o)/X-boxia sitova proteiini-1 (XBP-1) ja aktivoivat transkriptiotekijä 6 (ATF6) -reitit[890]. UPRFR-aktiivisuus vähenee ikääntyvien ER-stressiolosuhteiden aikana, kun taas XBP-1-yli-ilmentyminen voi parantaa ER-stressinkestoa ja pitkäikäisyyttä [89,90]. Kaiken kaikkiaan on selvää, että UPRER:llä on toiminnallinen rooli ikääntymisessä ja eliniässä.

miRNA:iden raportoitiin joko suoraan moduloivan ER-stressivastetta tai päinvastoin, säätelevän niitä ER-stressin kautta [91]. Itse asiassa ER-stressianturit, nimittäin PERK, voivat suoraan säädellä miRNA-ekspressiota koordinoiden pro- ja anti-apoptoottista signalointia ER-stressin yhteydessä [92]. Esimerkiksi miR-30c-2-3p PERK-välitteisen signaloinnin kautta johtaa XBP-1-mRNA:n vähenemiseen, mikä myöhemmin edistää solukuolemaa NIH-3T3-fibroblasteissa [92 ]ER-stressin aikana miR-106b-25-perheen vaimeneminen PERK-aktivoinnin kautta mahdollistaa proapoptoottisen B-solulymfooma 2:n (BCL-2) perheen geenien, kuten esim. Bim, mikä saa aikaan ER-stressin aiheuttaman apoptoosin solulinjoissa [93]. MiR106b-25-perheen vaimeneminen ja ER-stressin aiheuttama apoptoosi havaittiin myös ALS-hiirimallissa (mutantti SOD1 G93A), joka yhdistää tämän miRNA-perheen ja sen kohteet ALS:n hermoston rappeutumiseen[93]. Äskettäin hiirten aivokuoren ja hippokampuksen hermosoluissa, kun naudan seerumin albumiinin (AGE-BSA) lopputuotteiden (AGE-BSA) edenneellä glykaatiolla stimuloitiin ER-stressin indusoimiseksi, miR-24,-27b,{{ 30}},-224,-290,-351, ja-488 todettiin alasäädeltyiksi, kun taas UPR-kohteiden (Prk, Irela, Chop ja Puma) mRNA:n säädettiin ylöspäin, mikä osoitti, että nämä miRNA:t ovat todennäköisiä UPR-säätäjiä [94]Käyttäen miRNA-kohteen ennustusalgoritmeja, kirjoittajat havaitsivat, että miR-24 ja miR-488 kohdistuivat PERKiin ja miR{{ Ireloon. 40}},-124,-290,-351 ja -488, Chop by miR-224 ja Puma by miR-24,{{ 47}}b ja -351 [94]. Sokereille altistuessaan proteiinien edistynyt glykaatio johtaa vuorovaikutukseen edistyneiden glykaation lopputuotteiden (AGE) ja RAGE:n (AGE-reseptori) välillä, mikä edistää poikkeavien myrkyllisten proteiinien kertymistä, sitä seuraavaa solun oksidatiivista stressiä ja ER-stressiä[94]. Lisäksi joitain näistä miRNA:ista löydettiin myös neurodegeneraatiota koskevissa ilmentymisprofilointitutkimuksissa, nimittäin miR-27b, -124 ja -488 [95], mikä viittaa siihen, että nämä miRNA:t voivat olla sopivia ikääntymisen merkkiaineita molemmissa yhteyksissä. Siitä huolimatta suora syy-yhteys proteiinien aggregaation ja miRNA-dysregulaation välillä on vielä selvittämättä sekä terveen ikääntymisen että ikääntymiseen liittyvän patologisen neurodegeneraation yhteydessä.

8. miRNA:ta sitovat proteiinit säätelevät myös elinikää proteostaasiverkoston komponenttien kautta

Lukuisat raportit ovat osoittaneet, että miRNA:ta sitovat proteiinit säätelevät ikääntymistä proteostaasiverkkokomponenttien kautta. Esimerkiksi C. elegansissa Argonauten, Dicerin, Droshan ja DGCR8/Pashan osoitettiin hallitsevan ikääntymistä ja pitkäikäisyyttä [19,24,25]. Argonautin-1 (alg-1) osoitettiin edistävän pitkäikäisyyttä, kun taas argonautin-2(alg-2) lyhentää elinikää, koska monet mutanttilevässä esiintyvät eri tavalla ilmentyvät geenit{10 }} ja alg-2 C elegans ovat osa insuliini/IGF-1-signalointireittiä (IS) ja säätely tapahtuu DAF:n kautta. 16/FOXO [96]. Lisäksi, erityisesti alg-1-mutanteissa, lämpösokkitekijän 1 (hsf1), transkriptionaalisen tekijän, joka on osa lämpösokkistressivastetta, havaittiin alentuneen [96]. Huntingtinin aggregaatiosoluviljelmät ja hiirimallit sekä Huntingtonin tautia sairastavien potilaiden post mortem -näytteet ovat myös osoittaneet, että Argonaute{20}}(AGO2), RISC:n ydinkomponentti, lokalisoituu uudelleen ja kerääntyy stressirakeisiin. sijaitsevat aivojuovion neuroneissa, jotka ilmentävät mutantti Huntingtin (mHTT) -aggregaatteja, mikä estää myöhäistä autofagosomien ja lysosomien fuusiota ja johtaa samalla miRNA:n ilmentymisen maailmanlaajuiseen lisääntymiseen [31]. Kuitenkin AGO2:n uudelleen lokalisoitumisen vuoksi ja AGO2-miRNA-kompleksien muodostuminen stressirakeissa, kirjoittajat huomauttivat, että yleinen miRNA-aktiivisuus, erityisesti kohteen hiljentäminen, estyi mHTT:tä ilmentävissä neuroneissa [31]. Tässä tapauksessa proteiiniaggregaattien osoitettiin häiritsevän autofagista puhdistumaa, mikä edistää AGO2:n kertymistä ja muutoksia miRNA-tasoissa ja -aktiivisuudessa, mikä mahdollisesti johtaa hermosolujen vaurioitumiseen. Nämä tulokset esittävät uudenlaisen näkökulman, josta on yhteenveto kuvassa 2, joka korostaa ikään liittyvän proteiinien aggregaation roolia autofagisessa toimintahäiriössä, miRNA-biogeneesissä ja miRNA-aktiivisuudessa nisäkkään ikääntymisen aikana (kuva 2).

hermosolujen selviytyminen vähentämällä haavoittuvuutta spesifisesti thapsigarginin aiheuttamalle ER-stressille, mikä viittaa siihen, että miRNA-biogeneesi Dicerin kautta on hermosuojaa ER-stressiä vastaan. Dicerin säätelyn väheneminen ikääntymisen aikana voi vaarantaa miRNA:n biogeneesin ja johtaa kertyneeseen ER-stressiin ja dopamiinihermosolujen hermoston rappeutumiseen[9]. Innovatiiviset sekvensointitekniikat, kuten valoaktivoitavissa oleva ribonukleosidilla tehostettu ristisilloitus ja immunosaostus (PAR-CLIP) -sekvensointi, ovat tunnistaneet Dicerin vaihtoehtoisia toimintoja ihmissoluissa sekä C.elegansissa, jolloin Dicerin osoitettiin osallistuvan useiden rakenteellisten osien hajoamiseen. RNA:t, joita ei aiemmin voitu havaita muilla menetelmillä [9]

Lisäksi Drosha voi pilkkoa hiusneularakenteita, jotka on upotettu mRNA:ihin, destabiloimalla niitä ja siten säätelemällä suoraan mRNA:n ilmentymistä. Droshan osoitettiin pilkkovan mRNA:ita erilaistumistekijöitä varten, jotka ovat olennaisia ​​neurogeneesille[10]. Lisäksi virusinfektion yhteydessä Droshan ilmoitettiin kulkeutuvan sytoplasmaan viruksen genomisen RNA:n katkaisemiseksi viruksen replikaation suppressoimiseksi [101,102]. Droshan fosforylaatiota ja ydinvientiä tapahtuu myös lämpöshokin ja oksidatiivisen stressin jälkeen, mikä heikentää Drosha-välitteistä miRNA-biogeneesiä[103]. Toinen innovatiivinen sekvensointitekniikka, nimeltään formaldehydiristisilloittava immunosaostus ja sekvensointi (fCLIP-seq), on paljastanut, että Drosha pilkkoo ei-kanonisia substraatteja, jotka ovat peräisin ei-miRNA-loista lyhyiksi hiusneuloihin, jolloin syntyy pieniä RNA:ita[104]. tunnistaa mahdollisia vuorovaikutuksia miRNA:ta sitovien proteiinien ja rakenteellisten RNA:iden välillä kudosnäytteissä ja ikään liittyvien sairauksien yhteydessä [104]. Yhdessä näiden tutkimusten tulokset tarjoavat uusia tutkimusmahdollisuuksia miRNA:n biogeneesikomponenttien kohdistamiseen miRNA:n ilmentymisen muuttamiseksi, ja mahdollisesti uusia mRNA-kohteita, jotta voidaan lisätä proteostaasiverkoston tehokkuutta myrkyllisten proteiinien puhdistamisessa ja heikentää ikään liittyvää proteiinien aggregaatiota.

9. Johtopäätökset

Tämän katsauksen päätavoitteena oli tarjota viimeaikaisiin tutkimuksiin perustuvia todisteita siitä jännittävästä uudesta mahdollisuudesta, että miRNA:t ja jossain määrin miRNA:ta sitovat proteiinit voivat säädellä suoraan proteostaasia, mikä on olennaista organismin eliniän pidentymisen kannalta, ja ne voivat käyttää myös terveen kudoksen ikääntymisen merkkiaineina vertailtaessa ikään liittyviin sairauksiin. Erityisesti miRNA-kohdegeenit proteostaasiin liittyvissä hajoamisreiteissä, kuten UPS- ja ALP-järjestelmissä, näyttävät olevan erittäin kudosspesifisiä nisäkkään aivoissa ja luustolihaksissa ikääntymisen aikana erilaisissa organismimalleissa. Lisäksi miRNA-säätelyn rooli ikääntymiseen liittyvissä proteiinien hajoamis- ja puhdistumamekanismien toimintahäiriöissä on tullut entistä selvemmäksi viimeaikaisissa nisäkkäiden aivojen ja luustolihaskudosten tutkimuksissa.osta cistanchePerustuen havaintoihin, jotka osoittavat miRNA-välitteisen proteostaasin säätelyn nisäkkäiden ikääntymisen aikana, teoretisoimme, että tulevissa tutkimuksissa pitäisi tutkia suoraa syy-yhteyttä proteiinien aggregaation ja miRNA-häiriön välillä sekä terveen ikääntymisen että ikääntymiseen liittyvän patologisen neurodegeneraation ja lihasatrofian yhteydessä. on esitetty kuvassa 2. Koska joitakin päällekkäisiä miRNA-profiileja on muuttunut sekä normaalissa että patologisessa ikääntymisen kontekstissa, mahdollisuudet moduloida miRNA:ita, erityisesti lisäämällä proteiinien puhdistumaan ja autofagiaan liittyviin geeneihin kohdistuvia miRNA-tasoja, voivat olla merkityksellisiä tulevaisuuden kannalta. ikääntymistä estäviä terapeuttisia strategioita.

Tekijän panokset: Conceptualization, SF, VM, ARS ja MAS; kirjoittaminen – alkuperäisen luonnoksen valmistelu, SF; kirjoittaminen – tarkistus ja muokkaus, SF, VM., MF, AR, GM, ARS- ja MAS-visualisointi, SFja VM; resurssit,GM, A.RS.ja MAS;valvonta, A.RS.ja M.ASS, rahoituksen hankinta, GM, ARSja MASSAKaikki kirjoittajat ovat lukeneet käsikirjoituksen julkaistun version ja hyväksyneet sen.

Rahoitus: Tätä tutkimusta rahoittivat PORTUGULAN TIEDE- JA TEKNIIKAN SÄÄTIÖ (FCT) ja FEDER (FUNDO EUROPEU DE DESENVOLVIMENTO REGIONAL) COMPETE2020, KILPAILULUETTELO- JA KANSAINVÄLINEN TOIMINTAOHJELMAN (2:{POPOCIATION)} FEDER-022184;VIISAUS: POCI-0145-FEDER-029843); MEDICIS(CENTRO-01-0246-FEDER-000018);ja projekti "Piloto para an elaboration de uma estrategia e uma rede region para a medicine personalized/precisao"Grant(CENTRO-08-5864-FSE{{9} }).

iBiMED-tutkimusyksikköä tukee FCT (UID/BIM/04501/2020). SF:tä ja MF:ää tuetaan suoraan FCT-apurahoilla (SFRH/BD/148323/2019 ja SFRH/BD/131736/2017). A.RS.:tä tuetaan yksittäisellä KIE-maiden apututkimussopimuksella (CEECIND/00284/2018).

Tämä artikkeli on poimittu Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 3232. https://doi.org/10.3390/ijms23063232 https://www.mdpi.com/journal/ijms