2024年1月22日，來自美國耶魯大學盧俊與吳殿青研究團隊合作，在Cell雜志在線發表了題為“Cell Surface RNAs Control Neutrophil Recruitment.”的研究成果，報道了細胞表面RNA對中性粒細胞在炎癥部位的招募至關重要。
生物體內的絕大多數RNA位于細胞內部，是細胞不可或缺的關鍵分子。然而，新近研究在哺乳動物細胞中發現位在細胞表面的RNA，其中包括具有糖基化修飾的RNA，被稱為糖基化RNA （glycoRNA）[1, 2]。對于為何哺乳動物細胞表面會存在RNA這一現象，這類RNA是如何產生以及其是否具有重要的功能成為科學界所關注的焦點。該報道發現大多數糖基化RNA以穩定的形式存在于中性粒細胞的外表面，細胞表面的RNA對中性粒細胞在小鼠體內被招募到炎癥組織至關重要，并揭示了調控糖基化RNA表達水平的重要機制。
中性粒細胞是哺乳動物血液中最主要的一種白細胞。作為宿主抵抗入侵病原體的第一道防線，中性粒細胞需要從外周循壞的血液經血管滲出到達臨近感染或損傷部位。該研究報道，在小鼠中性粒細胞外表面存在RNA，消除細胞表面RNA顯著降低小鼠中性粒細胞在體內炎癥部位的招募，并減少中性粒細胞對內皮細胞（endothelial cells，EC）的附著和遷移。中性粒細胞的glycoRNA主要位于細胞外表面，并可以被內皮細胞表達的P選擇素（P-selectin）識別，這對中性粒細胞與內皮細胞的相互作用至關重要。該研究還發現中性粒細胞表面的glycoRNA由細胞自身產生，而并非通過捕捉細胞外的游離RNA分子。Sidt基因的敲除導致中性粒細胞glycoRNA喪失，并在炎癥部位呈現出與細胞表面RNA喪失相類似的中性粒細胞招募缺陷。
為了檢測中性粒細胞是否含有glycoRNA，作者首先使用疊氮標記的唾液酸前體（Ac4ManNAz）對含有唾液酸聚糖進行標記，并在高度純化的RNA中檢測到疊氮信號，這表明中性粒細胞含有glycoRNA。作者進一步驗證了glycoRNA主要分布在細胞外表面。作者使用核苷同源物5'-溴尿苷（BrU）標記細胞RNA，并通過BrU抗體在中性粒細胞的細胞表面直接檢測到RNA信號。
為了探究細胞表面 RNA 在體內是否能具有調控中性粒細胞的功能，作者采用多種炎癥模型，以研究在炎癥部位細胞表面RNA對中性粒細胞炎癥反應的影響。研究發現，細胞外RNase A（exRNaseA）?處理細胞以消除細胞表面RNA顯著降低（~9倍）中性粒細胞在體內炎癥部位的招募。體外實驗表明，中性粒細胞表面RNA對其內皮細胞上的附著以及跨內皮細胞遷移發揮重要作用。而用純化的中性粒細胞glycoRNA來預處理內皮細胞表面可以有效地中和中性粒細胞表面RNA的作用，證明中性粒細胞表面的RNA功能主要來自于glycoRNA。體內實時成像發現，消除細胞表面RNA導致中性粒細胞在血管壁內皮細胞上從自由流動（free flowing）到滾動（rolling）的比例顯著減少，而不改變其從滾動到穩定黏附（stable adhesion）的比例。進一步研究表明，中性粒細胞的glycoRNA可以被內皮細胞上的P選擇素識別，從而促進中性粒細胞與內皮細胞的相互作用。這些數據表明，細胞表面RNA在調控中性粒細胞在血管壁內皮細胞上的捕獲和遷移過程中起著重要作用。
接下來，作者證明了glycoRNA以細胞自主方式產生并被運輸到細胞表面。Sidt基因（Sidt1和Sidt2）是哺乳動物中Sid-1 RNA轉運蛋白的同源基因。Sidt基因的敲除導致中性粒細胞glycoRNA喪失，影響中性粒細胞與內皮細胞相互作用，并在炎癥部位呈現出與細胞表面RNA喪失引起的中性粒招募缺陷相類似。Sidt基因敲除后，exRNaseA處理不再調節中性粒細胞在內皮細胞上的附著以及跨內皮細胞遷移。這表明在中性粒細胞中，Sidt基因對glycoRNA表達和細胞表面RNA的功能均是必需的。
綜上所述，這項研究揭示了細胞表面glycoRNA的生物學重要性，并突顯了RNA介導的細胞功能調節的一個全新的領域。細胞表面RNA的研究任然處于萌芽階段。glycoRNA可以在多種哺乳動物細胞內檢測到?？梢灶A期，這一研究領域會在今后的研究中迅速取得進展。
相關論文信息：
Ningning Zhang，Wenwen Tang，Lidiane Torres et al,Cell Surface RNAs Control Neutrophil Recruitment.Cell: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.033
