RNA结合蛋白QKI在衰老中的作用及机制研究

衰老与帕金森病、肿瘤等疾病的发生发展密切相关。目前关于衰老机理的学说很多，但是这些因素如何激活衰老程序仍未阐明。RNA结合蛋白QKI自发性缺失的突变小鼠可出现早衰表型；生物信息学预测发现长寿分子FOXO1和Sirt1是QKI的靶基因。我们课题组首次证实QKI能够与它们的3'UTR特异结合并正向调控二者的表达，高度提示QKI可能具有抗衰老作用。本课题拟在前期工作基础上，首先以QKI自发性缺失的早衰小鼠及D-半乳糖诱导的亚急性衰老小鼠为研究对象，采用尾静脉输入QKI慢病毒，通过一系列行为学及生化指标评价QKI对机体衰老的影响；然后在细胞衰老模型中运用SA β-gal衰老实验，BrdU掺入实验等方法进一步证明其在衰老中的作用及探讨其对FOXO1和Sirt1的表达调控机制。本研究在丰富QKI功能认识的同时，有望阐明机体衰老过程中重要基因的表达调控规律，为预防和治疗衰老相关疾病提供新的思路和策略。

衰老与帕金森病、肿瘤等疾病的发生发展密切相关。目前关于衰老机理的学说很多，但是这些因素如何激活衰老程序仍未阐明。QKI是一类RNA结合蛋白。由于QKI基因部分缺失小鼠产生严重的神经髓鞘发育障碍， 因此关于QKI的研究主要集中在神经系统领域。关于QKI在中枢神经系统以外的功能鲜有报道。做为一种RNA结合蛋白，QKI通过识别目的基因3’UTR的特异序列，在mRNA的合成、转运、定位、维持稳定性及蛋白翻译等转录后调控的各个方面发挥作用。因此，通过研究QKI与功能已知的靶基因的相互作用无疑是研究QKI功能最有效的方法。转录因子FOXO1在多种生命过程中发挥关键作用，如衰老、代谢、细胞凋亡、肿瘤等。生物信息学分析发现在FOXO1 mRNA的3’UTR存在三个十分保守的QKI结合位点；FOXO1的3’UTR在物种间高度保守，且其二级结构复杂度非常高，暗示其3’UTR参与转录后水平的调控。鉴于FOXO1是介导细胞衰老的关键信号分子，我们推测QKI-5可能通过调控FOXO1的表达参与细胞衰老过程。本研究发现QKI-5显著抑制FOXO1的3’UTR荧光素酶活性；RNA免疫共沉淀实验证实QKI-5可与FOXO1的3’UTR直接结合；过表达或干涉QKI-5能显著降低或提高FOXO1的表达水平；QKI-5降低FOXO1的mRNA稳定性。因此，上述实验提示QKI-5在转录后水平负性调控FOXO1的表达。此外，在过氧化氢诱导的成纤维细胞衰老模型中，QKI-5与FOXO1的表达呈现负相关；过氧化氢明显提高野生型FOXO1的3’UTR的荧光素酶活性，而对缺失QKI-5结合位点的突变型FOXO1的3’UTR的荧光素酶活性没有影响；干涉QKI-5表达部分抑制过氧化氢上调FOXO1表达的作用，提示QKI-5对FOXO1的转录后负性调控作用可能参与过氧化氢诱导的细胞衰老过程。本研究不但有利于我们深入研究QKI-5在衰老中的功能，也为预防和治疗衰老相关疾病提供新的思路和策略。