Nat Aging | 张如刚团队揭示R-loop的核输出促进衰老相关炎症水平|免疫性疾病|核内|炎症|特异性|细胞|胞质|蛋白

细胞衰老是机体衰老的重要机制之一，其对组织微环境包括肿瘤微环境的影响主要通过衰老相关分泌表型（SASP）来实现【1-3】。R-loop是一种瞬时的三链核酸结构，多形成于转录过程。当细胞受到外部压力如药物或癌基因导致的DNA损伤时，R-loop会在基因组上非正常累积，破坏基因组稳定性【4,5】。以往对R-loop的研究多集中在肿瘤领域，关于 R-loop在细胞衰老过程中的变化及对其功能的影响所知甚少。

2026年6月16日，美国MD Anderson癌症研究中心张如刚团队在Nature Aging上发表了Nuclear exportof R-loop by the DDX1and XPO1 complex promotes senescence-associated secretory phenotype and inflammaging的研究工作。文章揭示了R-loop在细胞衰老过程中发生了活跃的核-质运输，部分核来源的R-loop累积在衰老细胞的胞质中并被胞质染色质片段（cytoplasmic chromatin fragments，简称CCF）富集，通过激活cGAS-STING天然免疫通路来驱动SASP。阻断R-loop的核输出可显著降低老年小鼠整体的炎症水平并延长其健康寿命。

作者首先在衰老细胞中检测到R-loop在细胞水平上显著下调，并伴随核内水平的减少及胞质水平的累积。通过对富集到的胞质R-loop进行测序，发现它们主要来源于核内alpha-satellite 区域形成的R-loop位点。在衰老细胞中敲降核酸内切酶XPF或XPG（将R-loop从基因组上切除下来）或利用小分子抑制剂KPT-330阻断核输出蛋白XPO1功能，均减少了R-loop在胞质的累积，进一步证实了其主要来源于细胞核。此外，在胞质表达RNase H1特异性降解R-loop结构降低了SASP水平，提示R-loop在细胞衰老中具有促炎功能。

由于衰老细胞特有的CCF也源自核内且驱动SASP，作者接下来研究了R-loop与CCF的关系。免疫荧光染色结果显示二者具有空间共定位，利用trichostatin A （HDAC抑制剂）抑制CCF形成后，发现胞质R-loop无法再有效影响SASP，表明CCF对于后者的促炎功能是不可或缺的。为探索R-loop究竟是在核内还是在胞质中结合到染色质片段上的，作者首先通过敲低核纤层蛋白Lamin B1来增加CCF的形成，发现虽然含有R-loop阳性染色的CCF数量也有增加，但R-loop在胞质的总体水平并无变化；同时，降低XPF/XPG或阻断R-loop的核输出也并不影响CCF的形成。这些结果提示R-loop的出核与CCF的形成是两个独立的细胞生物学过程。此外，在衰老细胞中转染荧光标记的RNA-DNA杂合链也证实了R-loop在胞质中转运到CCF上的可能性。

既然R-loop的出核并不依赖于CCF，且R-loop本身并不结合核输出蛋白XPO1，那么它们是如何从核内运出并最终定位到CCF上的呢？作者通过对比胞质R-loop结合蛋白组与CCF蛋白组，发现一种RNA解旋酶DDX1可能在此过程中发挥了重要作用。结合了R-loop的DDX1通过其C端核输出序列（nuclear export sequence, 简称NES）与XPO1相互作用，在衰老细胞中发生显著的核-质运输并在胞质中积累。敲降DDX1或突变其NES序列均可抑制R-loop的核输出，减少其在CCF上的富集，从而抑制SASP。有趣的是，DDX1对此过程的调控并不依赖于其解旋酶功能。作者进一步发现由DDX1运输到胞质的R-loop可被DNA感受器cGAS识别并驱动SASP。体外实验也证实了R-loop结构可以直接与cGAS结合并激活后者。

最后，作者采用体内高压尾静脉注射模型和成纤维细胞/肿瘤细胞共注射模型，证实了DDX1-XPO1介导的R-loop核输出对于SASP发挥体内免疫监视和促肿瘤生长的功能是必须的。同时，在老年小鼠中给予KPT-330以抑制R-loop的核输出可以显著降低整体炎症水平，改善肝脏功能，延长健康寿命。值得一提的是，KPT-330已被FDA批准用于治疗复发或难治性多发骨髓瘤和弥漫大B细胞淋巴瘤，这也为其将来对抗衰老相关炎症疾病的临床治疗提供了安全性保证。

综上，文章揭示了DDX1-XPO1介导的R-loop核输出对衰老相关炎症的驱动作用，未来工作将聚焦在开发特异性小分子抑制剂阻断DDX1-XPO1的互作，或者靶向DDX1的分子胶（molecular glues）以及蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs），已期达到比完全封锁核输出带来更小的毒副作用和更特异的老年疾病治疗效果。

该研究是团队继2024年首次发表CCF蛋白组学（详见BioArt报道：）后又一篇系统解析CCF蛋白对于衰老相关炎症的重要贡献的工作。团队长期致力于细胞衰老机制和卵巢癌联合治疗的前瞻性研究，注重转化医学，深入机制探索，研究资源丰富，资金充足。诚招有志于在衰老和卵巢癌方向深入研究的博士后（请将个人简历发至：RZhang11@mdanderson.org）。

https://www.nature.com/articles/s43587-026-01147-6

参考文献：

1. Lopez-Otin, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M. & Kroemer, G. The hallmarks of aging. Cell 153, 1194-1217 (2013). https://doi.org:10.1016/j.cell.2013.05.039

2. Lopez-Otin, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M. & Kroemer, G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell 186, 243-278 (2023). https://doi.org:10.1016/j.cell.2022.11.001

3. Hao, X., Wang, C. & Zhang, R. Chromatin basis of the senescence-associated secretory phenotype. Trends Cell Biol 32, 513-526 (2022). https://doi.org:10.1016/j.tcb.2021.12.003

4. Aguilera, A. & Garcia-Muse, T. R loops: from transcription byproducts to threats to genome stability. Mol Cell 46, 115-124 (2012). https://doi.org:10.1016/j.molcel.2012.04.009

5. Petermann, E., Lan, L. & Zou, L. Sources, resolution and physiological relevance of R-loops and RNA-DNA hybrids. Nat Rev Mol Cell Biol 23, 521-540 (2022). https://doi.org:10.1038/s41580-022-00474-x

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（*排名不分先后）