在神经元中发现了寿命较长的RNA【概念颠覆】

RNA已经从简单的“信使”或在蛋白质生产期间对典型基因信息的“翻译者”，走过了很长的路。已经发现了包括数千种长非编码RNA（lncRNA）在内的大量新型非编码RNA，其中许多尚未确定功能（1, 2）。贯穿这场“RNA革命”，RNA的一个属性被认为是恒定的：与更稳定的DNA不同，RNA是短命的分子，会进行更新。然而，在最新《科学》上，Zocher等人（3）挑战了这一范式，他们展示了在早期出生后的小鼠中用5-乙炔基尿苷（EU）标记的新合成RNA，在2年后仍存在于许多脑细胞中。何时以及哪些细胞被标记的复杂模式表明，在神经前体细胞（NPCs）中被并入RNA的EU经常保持在成年神经元中。这表明，一类多样性丰富且富含重复序列的长寿命RNAs（LL-RNAs），可以在有丝分裂后和静止的神经细胞中稳定存在。

数十年的研究表明，mRNA的半衰期从几分钟到几小时不等，而相对稳定的核糖体RNA可以持续数天。那么为什么之前没有发现LL-RNAs呢？一个关键的区别是，Zocher等人检查了充满有丝分裂后神经元的小鼠大脑中的RNA，而大多数研究检查的是增殖细胞。先前的研究显示，RNA的更新是动态调节以满足细胞需求的（4）。因此，如果RNA在核内得到结构上的保护，不受无限制的核糖核酸酶（RNases）的影响，它们或许可以无限期地持续存在。

一个重要的观点是，Zocher等人观察到的持久EU标记显著地位于核内。为什么会这样，特别是因为用于蛋白质生产的RNA位于细胞质中？回答这个问题将需要未来的研究，但作者提供了一种可能性，集中在卫星RNA上，这些RNA是从形成周边和着丝粒异染色质的小串联重复序列表达的。一些研究表明，循环细胞中短暂的卫星RNA表达在染色体的周边和着丝粒结构中起作用（5, 6）。Zocher等人报告说，卫星RNA在LL-RNAs中富集，并进一步暗示它持续服务于维持着丝粒异染色质上的抑制性染色质修饰，特别是组蛋白H3赖氨酸27（H3K27）的甲基化。

通过定量聚合酶链反应（qPCR）在成年小鼠细胞中检测了卫星RNA，但为了更广泛地表征EU标记的RNAs，Zocher等人对体外诱导为静止状态的NPCs进行了RNA测序。NPCs短暂地用EU脉冲处理，然后在8天后提取RNA（对于大多数RNA来说，这是一个极长的时间）。RNA测序显示，EU标记的LL-RNAs大多是长转录本，包括数千种编码蛋白质的转录本、lncRNA和基因间转录本。分散重复序列[短和长分散核元件（SINEs和LINEs）]也在LL-RNA中富集，尽管它们的出现可能更频繁，鉴于它们在前mRNA、lncRNA和基因间RNA中的丰富性。正如测序数据所示，值得注意的是，这些多样的长转录本使得EU标记RNA中的卫星RNA成分相形见绌。为什么编码蛋白质的RNA会保持稳定并留在核内尚不清楚，因此未来的研究进一步调查这一点将是重要的。鉴于核信号，值得注意的是，先前的工作（7）和Zocher等人的控制实验表明，EU没有被并入DNA。

在神经元中发现了寿命较长的RNA模式

通过用5-乙炔基尿苷（EU）标记神经前体细胞（NPCs）中的RNA揭示了一些核内RNA在有丝分裂后的神经元中保留了2年。这些多样的长寿命RNA包含了维持中心异染色质的卫星RNA，以及与调节常染色质的CoT-1支架RNA类似的长转录本。

可能与LL-RNAs类似的稳定RNA以前可能已被发现。2014年有报道称，在人类细胞核中发现了长寿命的结构RNA（8）。称为CoT-1 RNA的基因组高度重复的“垃圾”RNA，通过原位杂交在人类细胞中被检测到。CoT-1 RNA标记了常染色质而非异染色质，并且具有不寻常的特性。CoT-1 RNA紧密地定位在染色体领域（cis）上（不像mRNAs），并且在转录抑制后16至32小时内明亮的RNA领域保持不受干扰。尽管使用转录抑制剂存在注意事项，但结果表明CoT-1 RNA可能是蛋白质-RNA核骨架（也称为基质）的一部分，早期研究（9, 10）报告了其存在，尽管这些结果存在争议。

最近，开发了一种更选择性的程序来分离在强提取和脱氧核糖核酸酶（DNAse）消化后保留的高度不溶性核RNA，并与建筑性RNAs [X-失活特异性转录物（XIST）和核副斑点组装转录物1（NEAT1）]共分级，它们在形成核结构方面具有既定作用（12）。与XIST和NEAT1 RNAs一起保留的15%不溶性支架RNAs（scaffRNAs）是CoT-1 RNAs。测序显示，scaffRNAs主要是长的且富含重复序列，主要是富含内含子的前mRNA、lncRNA和基因间转录本。这些scaffRNAs与Zocher等人发现的EU标记的LL-RNAs有强烈的相似性。与LLRNA功能潜在相关，通过许多不同的手段去除scaffRNAs会迅速导致常染色质浓缩和特定核基质蛋白的去定位（11），其他研究进一步支持调节染色质包装（13）。

如果LL-RNAs在调节染色质方面起作用，这可能与Zocher等人的发现有关，即只有在早期发育时注射EU才会标记成年神经元。与成年神经元不同，NPCs表达利用EU所需的嘧啶挽救途径（14）。在终端分化之前吸收EU的NPCs可能在有丝分裂后的核中保留LL-RNAs，这些RNAs可能作为核基因组架构的结构固定物（见图）。从这个意义上说，LL-RNAs可能更类似于形成核纤层的核蛋白，并在神经元中长期存在（15）。如果LL-RNAs与scaffRNAs有关，它们可能维持在许多神经元中普遍存在的常染色质。Zocher等人的发现，连同之前的报告，提出了这样的可能性：当神经干细胞最终分化为寿命较长的神经元时，它们部分通过作为间期染色体结构成分的垃圾RNAs建立它们的表观遗传程序。