长链非编码RNA RSDR通过hnRNPK-DHODH轴调控铁死亡保护急性肾损伤的机制研究

本研究针对急性肾损伤(AKI)中肾小管上皮细胞铁死亡(ferroptosis)的调控机制这一关键科学问题，通过多组学分析发现肾脏特异性长链非编码RNA RSDR能与hnRNPK蛋白互作形成正反馈环，通过表观遗传激活DHODH（二氢乳清酸脱氢酶）表达来抑制脂质过氧化，为AKI治疗提供了新靶点。该成果发表于《Nature Communications》，揭示了lncRNA在器官保护中的新型分子机制，临床样本分析显示尿液RSDR水平可作为AKI潜在诊断标志物。

　　

急性肾损伤(AKI)是临床常见的危重症，其高死亡率与缺乏有效治疗靶点密切相关。近年来，铁死亡(ferroptosis)这种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡方式被证实是AKI的关键病理机制，但调控这一过程的核心分子仍不清楚。与此同时，长链非编码RNA(lncRNA)作为基因表达的"暗物质"，在器官损伤保护中的作用亟待探索。

武汉大学人民医院的研究人员通过整合两种AKI模型（顺铂诱导和缺血再灌注）的转录组数据，发现了一个肾脏特异性表达的lncRNA RSDR（Renal-Specific Defensive RNA）。该分子在AKI患者尿液中显著下调，与肾功能指标呈负相关。研究人员构建了肾脏特异性RSDR过表达小鼠，发现其能显著减轻三种AKI模型（顺铂、脓毒症和缺血再灌注）的肾损伤。机制研究表明，RSDR通过KH3结构域与RNA结合蛋白hnRNPK相互作用，阻止其核输出并促进其在DHODH启动子区的富集，通过增加H3K27ac和H3K4me3组蛋白修饰激活DHODH转录。DHODH作为线粒体内膜关键酶，通过将辅酶Q(CoQ)还原为CoQH₂来维持线粒体氧化还原平衡，从而抑制脂质过氧化和铁死亡。该研究首次揭示了RSDR-hnRNPK-DHODH轴在AKI中的保护作用，为临床诊断和治疗提供了新思路。

关键技术包括：1）ChIRP-MS（染色质RNA纯化质谱）鉴定RSDR互作蛋白；2）CRISPR-Cas9构建hnRNPK条件性敲除小鼠；3）AAV9介导的肾脏靶向基因递送；4）单细胞转录组分析肾小管亚群；5）机器学习模型评估尿液RSDR的诊断价值（含69例AKI和84例对照的临床队列）。

分析lncRNA转录组鉴定RSDR

通过两种AKI模型的转录组测序筛选出87个共同差异表达的lncRNA，其中RSDR表现出显著的肾脏特异性。原位杂交显示其定位于肾小管上皮细胞核内，AKI时表达显著降低。

RSDR减轻肾小管损伤

肾脏特异性RSDR过表达小鼠在三种AKI模型中均表现出肾功能改善（血清肌酐和尿素氮降低）、组织损伤减轻（KIM-1和NGAL表达下降）及细胞死亡减少（TUNEL阳性率降低）。体外实验证实RSDR过表达可抵抗顺铂、LPS和缺氧诱导的上皮细胞死亡。

RSDR与hnRNPK互作机制

ChIRP-MS鉴定出374个RSDR结合蛋白，hnRNPK位列前20。RNA pull-down和RIP实验证实两者通过RSDR的1-113nt和227-339nt区域与hnRNPK的KH3结构域特异性结合。值得注意的是，RSDR能阻止顺铂诱导的hnRNPK核输出，维持其核内浓度。

表观遗传调控DHODH转录

整合RNA-seq、ChIRP-seq和hnRNPK CUT&RUN数据发现，RSDR-hnRNPK复合物结合于DHODH启动子区，增加H3K27ac和H3K4me3修饰。使用p300/CBP抑制剂A-485和MLL1-WDR5抑制剂MM-102证实这两种组蛋白修饰对DHODH激活缺一不可。

DHODH抑制铁死亡的代谢机制

DHODH敲除导致线粒体脂质过氧化标志物4-HNE和MDA积累，CoQ/CoQH₂比值失衡。补充线粒体靶向CoQH₂类似物（mitoQH₂）而非CoQ（mitoQ）可挽救铁死亡表型，证实DHODH通过维持CoQH₂库发挥保护作用。

临床转化价值

AKI患者尿液RSDR水平较对照组降低72%，与肾功能指标显著相关。机器学习分析显示，结合BUN和RSDR的logistic回归模型诊断AKI的AUC达0.864，优于其他算法。

这项研究首次阐明lncRNA通过调控RNA结合蛋白的亚细胞定位来影响表观遗传编程的新机制。RSDR-hnRNPK-DHODH轴的发现不仅为AKI治疗提供了多个可干预靶点（如RSDR模拟物、hnRNPK核定位调节剂或DHODH激活剂），其尿液检测更为AKI早期诊断提供了新思路。值得注意的是，在GPX4（谷胱甘肽过氧化物酶4）缺陷情况下，靶向激活DHODH可能成为对抗铁死亡的特异性策略，这对其他铁死亡相关疾病（如神经退行性疾病和肿瘤）也有重要启示。该研究将lncRNA研究从单纯的表达关联推进到 mechanistic（机制）层面，为后续非编码RNA药物的开发奠定了理论基础。