RNA结合蛋白在慢性肾脏病中的研究进展

张佳慧 张雪琴 朱国强 陆晨

[摘要] 当前慢性肾脏病已成为一个全球的公共健康问题而受到关注。我国慢性肾脏病的发病率呈逐年升高趋势，其发病机制复杂、病情缓慢迁延、并发症多等因素成为临床诊治的难题，如不能有效防治将成为沉重的社会和經济负担。随着对RNA结合蛋白的研究不断深入，发现其与慢性肾脏病的发生、发展密切相关。本文对RNA结合蛋白与各种慢性肾脏病间的作用机制进行综述，以期为慢性肾脏病的临床诊断、治疗及预后提供新的方向。

[关键词] RNA结合蛋白；慢性肾脏病；基因调控；细胞凋亡

[中图分类号] R692    [文献标识码] A     [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.03.025

近年来，在慢性肾脏病的发生、发展过程中，RNA结合蛋白的研究逐渐增多，其与基因组稳定性、基因表达调控及细胞分化等密切相关，但其调控机制尚不清楚，需进一步进行临床研究及探讨。

1  RNA结合蛋白概述

RNA结合蛋白（RNA binding protein，RBP）是指一类伴随RNA的调控代谢过程与RNA结合的蛋白质的总称。RBP包含一大类>2000种的蛋白质，在基因调控过程中扮演着关键作用。目前除少数的RNA能以核酶的形式单独发挥功能外，大部分RNA是与蛋白结合形成RNA-蛋白复合物，RBP对RNA的合成、选择性剪接、修饰、转运和翻译等生命活动的调控均具有关键作用。一个RBP可能存在多种靶标RNA，且其表达缺陷可造成多种疾病[1]。

人类基因组包含1000多种RBP，它们参与RNA生命周期的每一步，并对细胞生物学产生重大影响。在多个细胞程中发挥作用，储存在染色体DNA中的遗传信息通过信使RNA（messenger RNA，mRNA）翻译成蛋白质，基因表达的转录后调控赋予mRNA结合蛋白在该调节中的关键作用。除与mRNA相关的RBP外，许多不同类别的RBP与各种小的非编码RNA相互作用形成核糖核蛋白复合物。这些复合物积极参与细胞代谢的不同方面，如DNA复制、组蛋白基因的表达，转录调控和翻译。RBP表达异常可导致转录和蛋白质水平的基因组变化，进而影响细胞增殖、凋亡、血管生成、衰老、上皮-间质转化、侵袭和转移[2]。

2  RBP参与各种慢性肾脏病的作用机制

2.1  RBP与膜性肾病

原发性膜性肾病（primary membranous nephropathy，PMN）是成人肾病综合征最常见的病理类型。临床表现为不同程度的蛋白尿，多数为肾病综合征，可伴血尿；病情反复复发，部分患者进展至终末期肾病[3]。既往的研究表明，膜性肾病足细胞凋亡与大量蛋白尿有关[4]。足细胞凋亡已被认为是转化生长因子β1转基因小鼠模型中足细胞丢失和肾小球硬化的机制[5]。肾小球足细胞是高度特异且终末分化的细胞，若发生损伤后凋亡则不可再生，为保持这一平衡，正常的自噬功能是防止细胞损伤的关键[6]。抑制自噬可能会增加缺氧损伤，这表明自噬可能是肾小管细胞中的细胞保护机制。在受损足细胞中，自噬导致的细胞存活的平衡和细胞凋亡导致的细胞死亡可能在肾小球疾病的进展中发挥至关重要的作用，基于此自噬抑制被认为可能是导致PMN足细胞损伤的重要原因。

研究发现，RNA结合蛋白基序3（RNA binding motif protein 3，RBM3）通过促进PC12细胞和大鼠原代皮质神经元中应激颗粒的形成抑制氧-葡萄糖剥夺或复氧诱导的细胞凋亡[7]。因此RBM3可能影响肾小球足细胞自噬及凋亡。RBM3是高度保守的RBP家族的成员之一，RBM3蛋白含有一个RNA识别基序，通过识别基序RBM3蛋白可与DNA和RNA结合。RBM3蛋白与mRNA非翻译区相互作用，导致mRNA的稳定或不稳定[8]。RBM3具有多种生理功能，参与细胞凋亡、细胞周期、生殖、肿瘤形成等多种细胞生理过程的调控。在分子水平上，RBM3促进蛋白质的合成，调节富含腺嘌呤、尿嘧啶的mRNA的稳定性。在细胞水平上，RBM3在低温适应性反应中发挥关键作用，可能作为mRNA伴侣在升温之前保持翻译能力[9]。RBM3在细胞应激和疾病过程中有助于维持细胞突起的形态完整性。此外，RBM3在发育中大脑的迁移神经元和癌症侵袭性伪足中高表达，提示其在迁移中的作用。RBM3存在于细胞系和原代成肌细胞的细胞扩散过程中形成的扩散起始中心、丝状伪足和水泡中。降低RBM3可引发过度扩散、RhoA表达增加和极性丧失，而抑制Rho激酶和过表达CRMP2可以抑制上述过程。高RBM3表达增强细胞通过间充质模式迁移的运动能力，而RBM3的降低减慢了迁移速度，大大降低细胞延伸突起的能力并损害需要定向迁移的多个过程[10]。发挥RBM3对组织修复、转移和发育具有潜在意义的新功能。

有几种RBP被归类为剪接因子，丝氨酸、精氨酸蛋白在mRNA选择性剪接的调控过程中发挥重要作用是最常见之一。它们富含Arg/Ser的域，并与小核核糖核蛋白结合形成并介导剪接体的作用[11]。除这两大类剪接因子外，还有许多其他具有相同功能的RBP已被证明是细胞和组织特异性的，且是几种生理过程的主要调节因子。已有报道称越来越多的剪接异构体与各种肾脏疾病有关[12]。可变剪接事件主要由RBP控制，RBP识别嵌入在前mRNA转录体中的特定调节序列并与相关的遗传机制的功能相协调[13]。可变剪接允许mRNA产生不同的蛋白质亚型，这代表基因表达的重要转录后调控机制，并极大地扩展真核生物中的基因编码能力、蛋白质多样性和生物学功能[14]。PMN也可能涉及某种剪接因子或一类剪接因子，为明确RBM3与PMN的相关性，笔者团队运用RNA-seq主要研究沉默RBM3后可变剪接事件发生的变化，并通过对不同靶标剪接体的沉默及回补发现沉默RBM3后组细胞增殖明显小于对照组。但仍需进一步明确RBM3参与PMN的发生及发展的细胞机制。

2.2  RBP与狼疮性肾炎

狼疮性肾炎（lupus nephritis，LN）是一种免疫复合物性肾小球肾炎，其特征是存在多种自身抗体、免疫复合物沉积和补体系统激活，导致肾脏损伤[15]。LN是一种典型的炎症性自身免疫性疾病，因此防止LN发生的控制免疫细胞中炎性RBP在免疫系统转录后基因调控中的作用正在被更深入地探索，以更好地了解这种调控如何与炎症和自身免疫性疾病有关；一类RBP已被证实参与炎症和免疫反应的调节，包括RNA编辑、定位、稳定性和翻译，由一系列RBP协调[16]。Regnase-1和Roquin通过mRNA衰变负调节一组Th17相关基因（如OX40），以抑制Th17细胞分化。在CD4+ T细胞中，Regnase-1的缺失导致IL-6水平显著升高，从而加剧自身免疫性疾病的风险[17]。此外，Regnase-1通过其促凋亡活性参与诱导中性粒细胞凋亡[18]。Regnase-1和Roquin通过转录后调节抑制诱导性共刺激分子（inducible costimulator，ICOS）和OX40 mRNA的表达，以抑制Tfh细胞分化。Regnase-1在Toll样受体诱导下调节mRNA的表达，并通过促进一组促炎细胞因子mRNA的衰减参与炎症急性期的控制[19]。

Regnase-1介导的mRNA表达控制在维持机体平衡中起关键的作用，Regnase-1作为内切核糖核酸酶，直接降解靶细胞因子mRNA，从而调节局部和全身免疫反应[20]。Roquin蛋白在LN炎性病变的肾脏中均有表达，而Roquin蛋白的家族成员包括Roquin-1和Roquin-2。二者可在转录后水平调节TNF-α、IL-6等多种细胞因子mRNA的表达，从而促进机体免疫耐受的形成，进而抑制炎症反应。Roquin-1通过AMPKα的泛素化和随后雷帕霉素机制靶点的激活，促进巨噬细胞M2型极化[21]。Roquin-1通过A20的衰减激活NF-κB，A20是NF-κB通路抑制剂。Roquin-2与ASK1激酶相互作用并促进其泛素化和蛋白酶体降解，从而抑制活性氧诱导的细胞死亡[22]。鉴于RBP在免疫调节、识别促炎细胞因子mRNA和共刺激分子及翻译成蛋白质之前Roquins存在高表达，因此Roquins作为肾脏损伤的预测因子，在LN中可能发挥重要的调节作用。RBP可能是一种有前途的治疗途径，但面对人类研究的匮乏，RBP在自身免疫性疾病中的作用仍然是一个需要进一步研究的问题。

2.3  RBP与糖尿病肾病

糖尿病患者最常见的并发症之一是糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）。DN是糖尿病最严重的慢性微血管并发症之一，也是终末期肾病的主要原因。DN特征包括肾小球肥大、系膜扩张、肾小球基底膜增厚、足细胞丢失和足突消失，以及细胞外基质蛋白积累引起的肾小管间质肾纤维化[23]。DN的关键病理变化是肾纤维化，包括肾小球硬化和肾小管间质纤维化。近年来，表观遗传机制在DN中受到越来越多关注，在转录后水平上，基因表达受两种主要的转结合因子调控，即微RNA（microRNA）和RBP[24]。

RNA结合蛋白三四脯氨酸（tristetraprolin，TTP）和人类抗原R（human antigen R，HuR）在调节DN中足细胞损伤和炎症中起关键作用。TTP是一种富含腺苷和尿苷的元素，在糖尿病和蛋白尿患者中，TTP表达的降低与IL-8和IL-6表达的降低直接相关，TTP过表达降低氧化应激、炎症和凋亡相关因子的表达[25]。DN患者和db/db小鼠肾小球足细胞中TTP表达显著降低，HuR表达增加，同时伴有足细胞损伤；在DN的病理条件下，GSK-3β的表达和活性上调以诱导HuR但抑制足细胞中TTP的表达，从而导致足细胞损伤和炎症，从而促进DN的进展[26]。大量证据表明，HuR参与多种细胞过程的调节，包括细胞周期调节、应激反应、细胞凋亡和肿瘤发展。在肾脏中，HuR蛋白已被证明有助于缺血、肾纤维化、基质蛋白积累和血管生成。HuR升高在肾脏炎症和肾脏纤维化过程中起关键作用，在肾小球疾病中细胞HuR激活与TGFβ1、NF-κB和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶4（oxidase 4，NOX4）信号传导之间有重要联系[27]。

有研究证实KH-3通过抑制HuR的功能及其调控的基因保护肾功能和肾小球硬化。KH-3是HuR的一种强效小分子抑制剂，它与HuR竞争结合，使HuR-mRNA之间的相互作用被破坏，进而阻碍HuR的功能，造成HuR的靶向mRNA的降解和（或）翻译的降低[28]。其针对的是目标mRNA的3ʹ-UTR中HuR-ARE的相互作用，通过下调HuR自身的丰富度和激活等一系列机制，显著降低蛋白尿和病理性肾小球细胞外基质的扩张。降低HuR靶向的肾小球TGFβ1、PAI-1、NF-κB、NOX4的产生和作用，抑制炎症细胞浸润、巨噬細胞M2型极化和NADPH-氧化酶介导的氧化应激，保护足细胞免受损伤[29]。HuR介导的NOX4的翻译调节参与肾小球微血管床纤维化的发病机制，HuR在DN中是NOX4表达的关键转录后调控因子。在1型糖尿病模型中，HuR通过与NOX4 mRNA 3ʹ UTR中的腺嘌呤、尿嘧啶结合，快速上调NOX4表达水平，诱导系膜细胞纤维化损伤和肾脏损伤；并通过抑制1型糖尿病小鼠模型中的HuR表达显示肾保护作用[30]。RBP的转录后调控正在成为糖尿病发展和发病机制的关键因素，并有可能为DN患者提供新的治疗选择。

2.4  RBP与常染色体显性遗传多囊肾病

常染色体显性遗传多囊肾病（autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD）是导致终末期肾功能不全的主要病因，其发病机制主要与PKD1/2基因变异有关。在PKD突变模型中，删除miR-17基序可增加PC2的水平并抑制囊肿的生长，PKD1或PKD2的去抑制逆转了来自ADPKD患者的原发性肾囊肿上皮的囊肿致病事件[31]。ADPKD可引起肾小管上皮极性缺失、肾囊肿及间质纤维化，Bicc1基因在多种疾病中均有变异。在患者和小鼠PKD1模型中，Bicc在多囊肾中表达显著降低，提示其可能是PKD1的下游基因。在Bicc1基因敲除的小鼠中，PKD2 mRNA的表达下降了30%，Bicc基因缺失导致Malpighian小管上皮细胞出现囊状结构。Bicc1是调控果蝇生长发育的关键基因，在Bicc型果蝇中Myc蛋白表达明显增加，雷帕霉素处理Bicc果蝇后生存率显著增加，膀胱肿瘤发生率显著降低；但在PKD患者及大鼠模型中，其数量明显降低；提示抑制雷帕霉素靶标通路可逆转Bicc Malpighian小管囊化，这为Bicc基因的功能研究提供了新的线索[32]。Bicc1是一个高度保守的RBP，并与其他ADPKD相关蛋白相互作用，如Bicc1与ANKS3和ANKS6的相互作用时，ANKS3将ANKS6招募到Bicc1中，3種蛋白共同产生巨大分子复合物[33]。Bicc1在多种环境中发挥重要的调控作用，通过对Bicc1基因表达调控网络的解析，揭示Bicc1基因在胚胎发育过程中的调控机制。最近的研究将小鼠dand5确定为Bicc1调节的mRNA和配体-受体模式通路的关键组成部分，并为Bicc1基因在其他领域的应用奠定理论与技术基础[34]。

3  总结与展望

综上，RBP在RNA代谢和细胞生物学中发挥核心作用，且可能参与各种肾小球和肾小管病变的发生和发展。但由于该领域刚开始在肾脏病学中得到较多的关注，因此进一步探索其RNA-蛋白质间的调控关系有助于提高对肾脏病理生理学的理解，并为临床上针对其靶蛋白或信号通路的治疗策略提供新思路。基于RNA-RBP相互作用捕获技术的开发，将会加速RBP在肾病及其他疾病中的研究进展。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2023–09–27）

（修回日期：2024–01–08）