Thymosin beta-4

引言 转移相关肺腺癌转录本1（MALAT1）是最早发现的和进化上最保守的长非编码RNA（lncRNA）之一。MALAT1在多种癌症中的表达水平显著升高，并在预测癌症转移和患者生存方面具有重要的临床应用意义【1】。MALAT1在乳腺癌、肝癌和肺癌、糖尿病、胰岛素信号传导、炎症等疾病中发挥多种作用。MALAT1定位于核斑点（nuclear speckles），直接与活性染色质和RNA结合蛋白（如异质性核核糖核蛋白C（hnRNP C）和丝氨酸/精氨酸剪接因子）结合【2, 3】。通过这些和其他核内分子的互作，MALAT1在调节转录、前mRNA剪接、微RNA隔离及其他细胞过程中起到关键作用【4】。然而MALAT1，NEAT1，以及其他至少130个后生动物的lncRNA 缺失稳定多数mRNA的 3′ poly(A) 尾。这些lncRNA则利用它们3′ 末端的稳定RNA三螺旋（triplex）结构以免受外切核酸酶快速降解【5, 6】。MALAT1前体通过模仿tRNA结构以招募RNase P切割其5′ 引导序列，产生成熟MALAT1。与此同时，被RNase P切割后的tRNA类似结构生成一个新的小非编码RNA，被命名为mascRNA【7】。随后，ELAC2（ElaC同源蛋白2，或RNase Z）去除mascRNA 的3′ 尾部，然后CCA-添加酶对它添加3′ CCA尾，最终产生61碱基长的成熟mascRNA。在细胞核内驱动MALAT1成熟后，mascRNA被转运到细胞质中，并执行一系列其他功能，包括增强翻译、调节先天免疫和维持巨噬细胞功能 【8-10】。mascRNA特异性结合谷氨酰-tRNA合成酶（GlnRS）、多tRNA合成酶复合物（MSC）和hnRNP H/F等蛋白。成熟的MALAT1和mascRNA分别独立促进细胞增殖、迁移和侵袭，并在小鼠模型中驱动肿瘤形成和转移。 尽管具有3′ CCA末端和整体类似tRNA的二级结构，但尚未发现成熟的mascRNA被氨酰化。这与大多数植物病毒中的类tRNA结构（TLS）形成鲜明对比，例如芜菁黄花叶病毒（TYMV）和燕麦花叶病毒（BMV）。病毒TLS的主要功能是招募宿主氨酰-tRNA合成酶（aaRSs）以在其3′末端安装氨基酸。TLS氨酰化增强病毒mRNA与翻译因子和核糖体的结合，以促进病毒mRNA翻译并支持其感染性。mascRNA不被aaRSs识别的现象引发了一个问题，即它是否折叠成tRNA的经典三维结构。同时，mascRNA缺失位于tRNA核心区域的约八个进化上保守的和结构上重要的碱基。到目前为止，mascRNA的具体三维结构，以及它与RNase P， ELAC2, aaRSs等tRNA加工酶的相互作用仍未知。 2024年7月2日，美国国立卫生研究院（NIH）资深研究员张金伟研究组在Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表了题为Structural basis of MALAT1 RNA maturation and mascRNA biogenesis的文章解析首个mascRNA晶体结构，并通过酶动力学、圆二色性 (CD)、荧光偏振、实时荧光定量PCR、RNA测序等多种生物化学、生物物理、和细胞生物学手段揭示了MALAT1 和mascRNA 招募多个tRNA加工酶的分子机理。 a. MALAT1 lncRNA 末端成熟和mascRNA产生的流程图。b. 对比tRNA和mascRNA的结构相似性和差异。c.mascRNA目前已知的细胞质功能。(Credit: Nature Structural & Molecular Biology) 文章作者发现MALAT1 前体以及mascRNA结构使用一种异常精简的准tRNA折叠。虽然没有使用任何单链碱基来连接类似tRNA的4个双螺旋茎区，这种新颖的RNA架构仍然有效地模拟了tRNA的上半部分，包括其特征性的臂肘 (elbow) 结构。tRNA和mascRNA的臂肘结构均由D-loop和T-loop结构互补镶嵌产生，是tRNA独有的表面结构特征【11-14】。体外和细胞内实验一致表明mascRNA的臂肘结构对RNase P的招募至关重要，由于臂肘区域与RNAse P RNA通过直接的p-p堆叠以实现结构对接和RNA-RNA互作。相比RNAse P，ELAC2则表现出一种较宽松的RNA底物特异性。mascRNA的下半部分与tRNA有明确的结构差异，通过D 茎区和反密码子区域的40度旋转和重新定位防止了氨酰化，避免干扰正常的核糖体蛋白质合成。这些结构和功能数据为MALAT1的末端成熟和mascRNA的生物学发生提供了详细的分子基础。 a-g. 多种实现tRNA结构拟态的天然RNA架构的横向比较(Credit: Nature Structural & Molecular Biology) 综上，一大类后生动物内以MALAT1为例的lncRNA采用一种新颖的、异常精简的准tRNA结构来招募指定的tRNA加工酶，同时避免被其他不利的tRNA酶识别，以驱动精准定制的RNA生成、加工和成熟。相比其他的天然模仿tRNA的RNA结构 （比如Y RNA， tmRNA， TLS，IRES等）， mascRNA提供了目前已知的最精简而有效的策略。利用MALAT1 作为范例，此项工作首次揭示了长非编码RNA的部分精细复杂三维结构，以及这类模块化的RNA如何通过部分模仿其他的RNA结构实现招募或者排斥不同RNA结合蛋白的原则和机制，并提供了发展和设计新型RNA功能设备和靶向或者基于RNA结构的抗癌药物设计的前景和框架。 参考文献 1. Ji, P., et al., MALAT-1, a novel noncoding RNA, and thymosin beta4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer. Oncogene, 2003. 22(39): p. 8031-41. 2. Liu, N., et al., N(6)-methyladenosine-dependent RNA structural switches regulate RNA-protein interactions. Nature, 2015. 518(7540): p. 560-4. 3. Tripathi, V., et al., The nuclear-retained noncoding RNA MALAT1 regulates alternative splicing by modulating SR splicing factor phosphorylation. Mol Cell, 2010. 39(6): p. 925-38. 4. Arun, G., D. Aggarwal, and D.L. Spector, MALAT1 Long Non-Coding RNA: Functional Implications. Noncoding RNA, 2020. 6(2). 5. Zhang, B., et al., Identification and Characterization of a Class of MALAT1-like Genomic Loci. Cell Rep, 2017. 19(8): p. 1723-1738. 6. Brown, J.A., et al., Formation of triple-helical structures by the 3'-end sequences of MALAT1 and MENbeta noncoding RNAs. Proc Natl Acad Sci U S A, 2012. 109(47): p. 19202-7. 7. Wilusz, J.E., S.M. Freier, and D.L. Spector, 3' end processing of a long nuclear-retained noncoding RNA yields a tRNA-like cytoplasmic RNA. Cell, 2008. 135(5): p. 919-32. 8. Sun, T., et al., The small RNA mascRNA differentially regulates TLR-induced proinflammatory and antiviral responses. JCI Insight, 2021. 6(21). 9. Lu, X., et al., The tRNA-like small noncoding RNA mascRNA promotes global protein translation. EMBO Rep, 2020. 21(12): p. e49684. 10. Gast, M., et al., tRNA-like Transcripts from the NEAT1-MALAT1 Genomic Region Critically Influence Human Innate Immunity and Macrophage Functions. Cells, 2022. 11(24). 11. Zhang, J., Recognition of the tRNA structure: Everything everywhere but not all at once. Cell Chem Biol, 2024. 31(1): p. 36-52. 12. Zhang, J. and A.R. Ferré-D'Amaré, Co-crystal structure of a T-box riboswitch stem I domain in complex with its cognate tRNA. Nature, 2013. 500(7462): p. 363-6. 13. Zhang, J. and A.R. Ferre-D'Amare, The tRNA Elbow in Structure, Recognition and Evolution. Life (Basel), 2016. 6(1). 14. Bou-Nader, C., et al., HIV-1 matrix-tRNA complex structure reveals basis for host control of Gag localization. Cell Host Microbe, 2021. 29(9): p. 1421-1436. https://www.nature.com/articles/s41594-024-01340-4 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

关注并星标CPHI制药在线   9月11日，成都康弘药业集团股份有限公司3类仿制药「立他司特滴眼液」的上市申请获CDE受理。立他司特（Lifitegrast）是一种新型小分子整合素抑制剂，通过抑制淋巴细胞功能相关抗原1（LFA-1）与细胞间粘附分子1的结合，从而减少由T淋巴细胞介导的炎症水平。       2016年7月，原研立他司特滴眼液被FDA批准用于治疗干眼症症状和体征，商品名为Xiidra。作为首个且唯一一个专门针对干眼症症状和体征的非类固醇滴眼液，Xiidra市场表现不错，2021年、2022年全球销售额分别为4.68亿美元和4.87亿美元。       值得一提的是，Xiidra几经易手。该药最初由SARcode Bioscience开发，2013年Shire通过收购SARcode Bioscience将其纳入囊中。2018年武田收购Shire获得Xiidra，2019年武田将Xiidra相关权益卖个诺华。今年7月，诺华（Novartis）又将Xiidra卖给眼部健康专家博士伦（Bausch+Lomb)。       据悉，Xiidra化合物专利于2024年11月15日到期，适应症专利于2026年5月17日到期。目前，Xiidra还未在国内获批，但康弘药业、齐鲁制药、贝特制药、辰欣药业四家企业已开始布局Xiidra仿制药市场。其中康弘药业率先递交立他司特滴眼液3类仿制药上市申请，预计有望取得该品种首仿生产批件。       除了Xiidra，维眸生物也研发了一款治疗干眼症的LFA-1拮抗剂，即VVN001。该药新一代LFA-1拮抗剂，可高效阻断LFA-1与配体ICAM-1的结合，有效控制眼部炎症反应，缓解干眼症状。       在美国开展的2期临床试验结果显示：在完成84天治疗期后，主要疗效终点指标--下方角膜荧光染色较基线的改善表面VVN001具有良好的治疗效果，5%治疗组的改善明显高于对照组。       干眼治疗新进展       据2020年《中国干眼专家共识定义和分类》，干眼是多因素引起的慢性眼表疾病，是由泪液的质、量及动力学异常导致的泪膜不稳定或眼表微环境失衡，可伴有眼表炎症、组织损伤及神经异常，造成眼部多种不适症状和/或视功能障碍。       干眼是全球最常见的眼表疾病。受生活方式改变、电子产品广泛使用等影响，干眼发病率不断攀升，据悉其全球发病率大约5.5%-33.7%，我国干眼发病率约为21%-30%。       治疗方面，干眼治疗包括物理治疗、修复治疗、抗炎治疗。物理治疗包括热敷、睑板腺按摩、清洁眼睑等，通过促进睑板腺通畅，减轻眼睛局部炎症，增强泪液稳定性。以人工泪液（玻璃酸钠滴眼液）为代表的修复治疗多用于干眼轻症患者，是目前国内对于干眼最常用的给药方案。抗炎治疗主要针对中重度干眼患者，代表药物如糖皮质激素、免疫抑制剂环孢素、非甾体抗炎药。       干眼药物市场规模巨大，据悉2020年全球干眼产品销售额约为52.4亿美元，预测2023-2024年干眼产品销售额将达峰值，约为58.0亿美元。具体品种上，环孢素眼用制剂是销售额最高的一款干眼产品，2020年销售额高达24.2亿美元。       鉴于干眼巨大的市场体量，越来越多的药企开始涉足该领域，且取得不错进展。据不完全统计，近年来全球监管机构批准了多款新活性成分干眼药物，如Xiidra、Eysuvis、Tyrvaya（varenicline，伐尼克兰溶液）鼻喷雾剂、Miebo。       Eysuvis（0.25％氯替泼诺混悬型滴眼液）是FDA批准的唯一一款皮质醇类干眼药物，其利用Kala Pharmaceuticals的Ampplify黏液穿透颗粒（MPP）给药技术，以增强皮质类激素在眼表的渗透性，用于短期（长达两周）治疗干眼的体征和症状。       Tyrvaya鼻喷雾剂是一种高选择性胆碱能激动剂，通过激活三叉神经副交感神经通路，从而增加基础泪膜的生成，2021年10月被FDA批准用于治疗干眼症（DED）的症状和体征。       Miebo是一款首创、无水、非甾体、单组分不含防腐剂的滴眼液，活性成分全氟己基辛烷是一种半氟烷烃，可防止泪液过度蒸发并具有恢复泪膜平衡的能力。2023年5月，该药被FDA批准用于治疗干眼的症状，成为FDA批准的首个，且唯一一个直接针对干眼泪液蒸发的药物。       此外，目前全球还有多款干眼新药处于后期临床，如Reproxalap、RGN-259、AR-15512、SkQ1、PL-9643、Tivanisiran。其中Reproxalap是一款潜在首 创小分子活性醛化物质（RASP）抑制剂，通过降低RASP水平，达到抑制炎症、缓解症状的作用。今年2月，该药治疗干眼的新药申请获FDA受理。       RGN-259是一种新型治疗性肽（胸腺素β4），具有保护组织以及促进修复及再生的特性，拟用于治疗中重度干眼。       AR-15512是一款瞬时受体电位TRPM8激动剂。TRPM8受体是位于角膜神经末梢的冷热感受器离子通道，AR-15512通过激活角膜中的冷热感受器，增加泪液的产生和眨眼速度，恢复泪膜的稳定性，减少眼部不适。       SKQ1是一种小分子心磷脂过氧化抑制剂，通过向线粒体提供抗氧化剂质体醌，靶向活性氧发挥作用。       PL-9643是一款黑素皮质素受体（MCR）激动剂，研究显示其可显著减少角膜上皮损伤，具有与Restasis（环孢菌素滴眼液）相似的效果。       Tivanisiran是一种基于RNA干扰的药物，能够将TRPV1基因沉默，降低TRPV1的表达，从而治疗干眼症。已公布研究结果显示，Tivanisiran能够明显减轻眼部不适及疼痛，改善干眼患者的结膜充血状态，且安全性良好。       总结       眼科是医药领域药物研发的黄金赛道，干眼作为常见的眼科疾病，更是国内外药企争相布局的热门领域。随着干眼发病率的上升，干眼药物市场需求也不断增加。虽然全球已获批多款干眼新药，但干眼市场仍有待进一步挖掘。希望企业的付出不会白费，更加高效、安全的干眼新药早日获批上市。       智药研习社近期课程报名来源：CPHI制药在线声明：本文仅代表作者观点，并不代表制药在线立场。本网站内容仅出于传递更多信息之目的。如需转载，请务必注明文章来源和作者。投稿邮箱：Kelly.Xiao@imsinoexpo.com▼更多制药资讯，请关注CPHI制药在线▼点击阅读原文，进入智药研习社~