【分子间博弈】 | Polysome技术协助破解脑卒中血管新生调控新机制！

导读：

脑卒中，特别是缺血性脑卒中，是全球范围内致残和致死的主要原因之一。当前，恢复血流是治疗的关键，但这一过程本身可能引发更严重的“二次伤害”——脑缺血再灌注损伤。如何在这种损伤中促进血管新生，快速重建缺血区域的血液供应，成为治疗的新希望。

 

今天解读的这项2025年发表于《Advanced Science》的研究，首次揭示了一个名为TUG1的长链非编码RNA，如何像一把“分子刹车”一样，抑制血管新生，从而加重脑损伤。更重要的是，研究团队精准找到了它“踩刹车”的分子靶点，为未来开发精准疗法提供了全新靶点。

 

文章索引：

标题：LncRNA TUG1 Repressed Angiogenesis by Promoting the Ubiquitination of HuR and Inhibiting Its Nuclear Translocation in Cerebral Ischemic Reperfusion Injury.

发表期刊：Adv Sci (Weinh).

发表时间：2025.03

作者团队：武汉大学人民医院神经外科 陈谦学教授团队

IF：14.1

DOI：10.1002/advs.202413333.

 

研究概览​​

本研究聚焦于两个关键分子：长链非编码RNA TUG1和RNA结合蛋白 HuR。

 

 

研究结果

（1）TUG1在体内和体外均抑制血管生成并加重脑缺血再灌注损伤

首先，作者发现长链非编码RNA TUG1在脑缺血再灌注损伤（CIRI）中扮演着抑制血管生成、加重病情的角色。

 

小鼠脑内TUG1过表达，会显著加重其神经功能缺损、脑水肿及脑梗死面积，表明TUG1过表达恶化了CIRI的后果。

 

从分子机制上看，TUG1的过表达直接导致了脑组织中两个关键的促血管生成因子——CD31（内皮细胞标志物）和VEGFA的蛋白水平显著下降。这一分子层面的变化，最终通过免疫组化分析在组织水平上得到证实：TUG1过表达小鼠缺血区域的微血管密度明显降低。

 

 

综上，TUG1是通过抑制CD31和VEGFA的表达，从而阻碍了损伤后的血管新生进程，最终加剧了CIRI。

 

（2）HuR促进血管生成并在体内和体外减轻CIRI

其次，作者发现RNA结合蛋白HuR在脑缺血再灌注损伤（CIRI）中发挥重要的保护作用。

 

在细胞层面，HuR表达随缺氧时间延长而下降（图2A），敲低HuR显著抑制血管内皮细胞的增殖、迁移和成管能力（图2B-D），并降低CD31和VEGFA的表达（图2E-F）。在动物模型中，HuR敲低加重了神经功能缺损（图2G）、脑水肿和梗死体积（图2H-I），同时显著降低了缺血脑组织的微血管密度（图2K）及CD31、VEGFA蛋白水平（图2J）。相反，HuR过表达则产生完全相反的保护效果。

 

 

这些结果从细胞到动物水平完整证实，HuR是通过促进血管新生来缓解CIRI的关键保护因子。

 

（3）HuR通过靶向VEGFA mRNA促进血管生成

为探究HuR潜在的血管生成机制，作者对HUVEC细胞进行了短期OGD培养继而再灌注24小时。根据结果，HuR以时间依赖性的方式从细胞核转移至细胞质（图3A）。此外，细胞分步分离实验显示，经OGD/R处理后，HuR的核质比下降（图3B）。这些发现表明，OGD/R处理可诱导HuR从细胞核转运至细胞质。

 

根据FISH分析结果，HuR与VEGFA mRNA存在共定位（图3C）。随后，通过RIP实验证实了HuR与VEGFA mRNA之间的靶向结合（图3D）。同时进行的CLIP实验表明，HuR与VEGFA mRNA的结合主要富集在355-515位点（图3E）。另外，在使用CHXD处理HUVEC后检测VEGFA mRNA水平，发现敲低HuR会降低VEGFA mRNA的半衰期，而过表达HuR则产生相反效应（图3F）。

 

 

Polysome profiling分析显示，在未经处理的HUVEC中，仅有5%的VEGFA mRNA与多聚核糖体组分相关，而在OGD/R处理的HUVEC中，这一比例提高至79%。同时，在沉默HuR后，多聚核糖体组分中的VEGFA mRNA丰度降至37%（图3G）。

 

这些发现共同表明，HuR通过结合VEGFA mRNA并增强其稳定性来促进血管生成。

 

（4）TUG1 与 HuR 相互作用

为了进一步确定TUG1是否在OGD/R‐诱导的HUVECs中与HuR相互作用，作者使用FISH试验进行了亚细胞定位分析，揭示了TUG1‐HuR在HUVECs中的共定位（图4A）。此外，RIP实验显示TUG1可以直接与HuR结合，RNA pull - down实验也证实了这一现象（图4B，C）。此外，CLIP分析显示TUG1和HuR之间的直接结合主要富集在554-724、733-907和6744-6902位点（图4D）。这些发现共同证实了TUG1-HuR的结合。

 

（5）TUG1抑制了HuR的核转位并促进其泛素化降解

随后，作者揭示出lncRNA TUG1通过双重分子机制抑制HuR蛋白的功能："囚禁"其于核内，并加速其降解。

 

首先，TUG1过表达会抑制HuR从细胞核向细胞质的正常转运，将其"困"在核内，阻止其进入细胞质发挥稳定VEGFA mRNA的功能（图5A-B）。更重要的是，TUG1还扮演了"分子刽子手"的角色。它并不影响HuR的mRNA水平，却显著降低HuR蛋白的稳定性（图5C-D）。

 

机制探寻表明，蛋白酶体抑制剂MG132能逆转这一降解过程（图5E），而最终实验证实，TUG1过表达显著增强了HuR的泛素化修饰水平（图5F），这是蛋白被标记降解的关键信号。

 

 

 

综上所述，TUG1通过抑制HuR核转位和促进其泛素-蛋白酶体途径降解这两种方式，精准地削弱了HuR的促血管生成功能，从而加重脑缺血再灌注损伤。

 

（6）TUG1可在体内和体外逆转HuR的血管生成作用

最后，作者梳理出lncRNA TUG1通过靶向HuR/VEGFA轴发挥血管生成抑制作用。

 

在细胞层面，TUG1敲低能够有效挽救HuR缺失导致的血管生成功能缺陷，显著改善HuR敲低细胞的增殖、迁移和成管能力（图6A-C），并上调CD31和VEGFA表达水平（图6D-E）。

 

机制上，TUG1过表达显著缩短VEGFA mRNA的半衰期（图6F），此外，Polysome profiling分析显示，对照组和TUG1过表达组之间多聚核糖体组分中VEGFA mRNA丰度存在显著差异（图6G）。这些发现表明，TUG1抑制了OGD/R处理的HUVEC中VEGFA mRNA的稳定性。

 

在动物实验中，同时敲低TUG1和HuR的小鼠表现出比单独敲低HuR更高的CD31、VEGFA蛋白水平和微血管密度（图6H-I）。这些结果从分子到整体水平完整证实，TUG1位于HuR信号通路的下游，通过调控HuR/VEGFA轴在脑缺血再灌注损伤中发挥关键作用，TUG1-HuR-VEGFA构成了一条完整的血管生成调控通路。这一发现为开发针对TUG1-HuR相互作用界面的治疗策略提供了重要理论依据。

 

 

 

研究结论

本研究清晰地描绘了一条全新的信号轴：TUG1 → HuR → VEGFA mRNA稳定性/翻译效率 → 血管新生。

 

在脑缺血再灌注损伤中，高表达的TUG1通过直接结合HuR蛋白，一方面抑制其进入细胞质发挥功能，另一方面促进其发生泛素化降解，从而从转录后稳定性和翻译效率两个层面削弱了HuR对VEGFA的促进作用，最终抑制了血管新生，加重了脑损伤。

 

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