中国科大发现长非编码 RNA 调控学习记忆新机制

4 月 30 日，《自然 - 通讯》（Nature Communications）杂志以研究论文形式发表了中国科学技术大学刘强研究组题为 Activity dependent LoNA Regulates Translation by Coordinating rRNA Transcription and Methylation 的研究论文，文章中首次发现并命名了长非编码 RNA LoNA，揭示了 LoNA 通过调控蛋白翻译来影响学习记忆以及阿尔茨海默病的新机制。

神经元活性依赖的新蛋白合成对学习记忆过程至关重要，核糖体的生物合成则是细胞内蛋白质翻译的关键限速步骤，其合成主要的场所是在细胞核的核仁部位。刘强研究组首次鉴定了一个核仁特异表达的长非编码 RNA LoNA，可以同时调控核糖体的关键成分——核糖体 RNA 的转录以及转录后甲基化修饰两个过程。通过影响核糖体 DNA 的表观遗传修饰以及 RNA 转录酶在 DNA 上的附着来影响其转录水平，以及转录后甲基化修饰两个层面影响核糖体的生物合成，最终影响蛋白尤其是突触相关蛋白的翻译。

刘强研究组同时发现，LoNA 的表达水平高度依赖于神经元活性，具体表现为接受氯化钾刺激的神经元中的 LoNA 水平显著下降，同时学习记忆等行为学刺激可以显著降低小鼠的海马区 LoNA 的水平。降低 LoNA 水平则可以解除对核糖体 RNA 转录以及转录后修饰的抑制，增加核糖体的生物合成。动物实验表明，在小鼠的海马区特异性敲低 LoNA，可以显著增加突触相关蛋白的水平，提高突触可塑性，长时程增强学习记忆行为。

阿尔茨海默症是典型的以学习记忆障碍为特征的神经退行性疾病，在老年人中发病率很高，但是目前缺少有效的治疗措施。刘强研究组的研究揭示，在阿尔茨海默症的模型小鼠中敲低 LoNA 可以显著恢复核糖体 RNA 的水平，同时减轻模型小鼠的学习记忆障碍。该研究为阿尔茨海默症的治疗提供了重要靶点和全新的方向。

刘强是该文的通讯作者，刘强实验室的博士生李定丰为该论文的第一作者。该研究得到了基金委、科技部和中科院的基金资助。

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