长非编RNALnc-SPRY调控光老化皮肤Cathepsins在变性弹性纤维胞吞降解中作用机制研究

Our previous study not only found the noble interaction mechanisms of cathepsins, MMPS and MAPK signal pathway which might disturb endocytosis and degeneration of modified elastic fibers in skin photoaging process, but also discovered the involvement of long non-coding RNA Lnc-SPRY. Although multiple upstream regulatory function of Lnc-SPRY on signal pathway (including MAPK) and proteinase (including MMPs) have been reported by recent literatures, the role of Lnc-SPRY in skin photoaging mechanisms still unknown. This study mainly focused on investigating the upstream regulatory of Lnc-SPRY on Cathepsins-MAPK-MMPS interaction and affection on elastic fibers endocytosis degeneration in photoaging skin by utilizing HITS-CLIP、shRNA、Lnc-cDNA in vivo and in vitro. This study may help in expanding a knowledge of photoaging mechanisms and discovering of new anti-photoaging drugs and chemicals in future.

我们前期研究不仅发现一种新的蛋白酶Cathepsins以MAPK-Cathepsins-MMPS机制网络在皮肤光老化中起重要作用，主要与变性弹性纤维胞吞降解异常相关，而且通过表观遗传研究发现长链非编码RNALnc-SPRY家族也参与皮肤光老化发生。虽然近2年发表在一些高影响力杂志的研究报道了Lnc-SPRY对多种信号通路（包括MAPK）及蛋白酶表达(包括MMPS)有上游调控功能，但目前国内外尚没有Lnc-SPR在光老化皮肤中作用及机制的研究报道。本研究拟使用HITS-CLIP、shRNA、Lnc-cDNA等方法，研究光老化发生过程中Lnc-SPRY上游调控Cathepsins-MAPK-MMPS进而引起变性弹性纤维胞吞降解异常的机制。该研究不仅进一步揭示皮肤光老化表观遗传-酶学机制，使我们的研究紧跟国际前沿，而且可为光老化及相关皮肤病包括皮肤肿瘤的防治提供新的上游干预调控靶点和思路。

光老化不仅影响皮肤外观而且与光线性角化病等多种日光相关皮肤病以及多种皮肤恶性肿瘤发生有着直接或间接的联系。本项目进行了LncSPRY-信号通路-mRNA-蛋白-cathepsins-弹力纤维变性/AGEs异常堆积的皮肤光老化网络机制研究。.在反复紫外线辐射诱导慢性光损伤（光老化）的细胞内，我们检测到372个关键的LncRNA，通过调控信号通路、细胞代谢、细胞凋亡、蛋白酶表达，参与光老化发生机制网络.其中LncSPRY家族的重要亚型lncSPRY4-IT1表达上调，有181个具有生物学功能的蛋白质检测出与lncSPRY4-IT具有相互作用，我们发现lncSPRY4-IT1通过与这些的功能蛋白通过相互作用，改变细胞周期、信号通路以及胞外基质（ECM，弹性纤维，胶原纤维）合成/分解过程，参与皮肤光老化发生。进一步对lncSPRY-信号通路-cathepsins/MMPS调控机制研究，发现Lnc-SPRY通过调控TGF-β/Smad及MAPK信号通路，引起cathepsin G和MMPS表达改变，打破光老化皮肤的细胞外基质合成/降解平衡，引起弹性纤维变型降解、晚期糖基化终末产物堆积，最终引发光老化皮肤病理学特征性改变，并且参与光老化相关的皮肤肿瘤（恶性黑素瘤）的发生机制。.在进行该项目原定研究工作的过程中，我们还发现在皮肤光老化机制中包括Lnc-SPRY在内的长非编RNA的一些其他潜在的生物学功能，如与多种microRNA具有相互作用、RNA甲基化和DNA甲基化参与调控机制，并且意外发现慢性紫外线辐射改变皮肤细胞cathepsinB/D的表达及定位，不仅会引起细胞外的变性弹性纤维以及AGEs的堆积，更重要的是，在细胞内，其可能与细胞铁死亡程序抑制密切相关。.上述研究发现，已发表SCI论文9篇及国内核心期刊论文3篇（均标注国自然本项目编号81673085），申报发明专利1项。我们在这项研究中发现的以Lnc-SPRY家族为中心的参与皮肤光老化网络机制的信号通路、生物蛋白分子，以及起最主要生物学作用的LncSPRY4-IT1亚型，可为日后开发以LncSPRY为标记的评估光老化及相关皮肤病包括皮肤肿瘤的严重程度的试剂盒，以及以LncSPRY4-IT1为靶点的小分子药物的研发设计，提供了实验室的依据及思路。