Protein & Cell | 胡璐璐/黄鑫欣合作团队系统绘制细胞表面RNA图谱

虽然包括糖基化RNA(glycoRNA) 在内的细胞表面RNA已有报道【1-3】，但由于在保持质膜完整性和实现特异检测方面存在技术难点，不同原代细胞类型的表面RNA精确组成仍未厘清。

2025年9月18日，复旦大学生物医学研究院胡璐璐团队与黄欣鑫团队合作在Protein & Cell杂志上发表研究长文Deciphering the RNA Landscapes on Mammalian Cell Surfaces，提出一套统一的技术工具，用于在完整活细胞上对表面RNA进行全面分析、成像与定量。研究人员 开发了AMOUR( in-situamplification ofouter membrane surfaceRNA ) 技术，这是一种基于T7的线性扩增方法，可在不破坏质膜的前提下准确描绘细胞表面RNA图谱。研究人员 同时建立了Intact‑Surface‑FISH（活细胞完整表面原位杂交），利用荧光DNA探针对活体原代细胞上的目标表面RNA进行标记。结合超分辨显微成像与流式细胞术，Intact‑Surface‑FISH能够在活细胞中稳健地可视化并定量代表性表面RNA（图1）。

应用AMOUR， 研究人员 绘制了多种细胞类型细胞膜外表面RNA的景观图谱，发现人类与小鼠免疫细胞表面存在丰富的非编码RNA种类。利用Intact‑Surface‑FISH， 研究人员 在培养的HeLa细胞和人脐带血单个核细胞（hUCB‑MNCs）中确认了多种表面RNA的膜锚定并量化其丰度。成像与流式联合验证了Y家族RNA、剪接体snRNA U5 、线粒体rRNA MTRNR2 、线粒体tRNA MT‑TA 、 VTRNA1‑1 以及长链非编码RNA XIST 的膜定位。三维纳米尺度超高分辨率成像进一步在活体hUCB‑MNCs中佐证了 RNY5 、 MTRNR2 与 XIST 的表面定位（图1；视频1-3）。

本研究显著强化了原代细胞质膜外侧存在表面锚定RNA的证据；研究人员对哺乳动物免疫细胞表面RNA景观的系统描绘，为阐明表面RNA的生物学意义与功能提供了坚实基础。AMOUR实现了对原代细胞膜外表面RNA的高灵敏度分析；与Intact‑Surface‑FISH及后续成像和流式分析结合，研究者可验证特定表面RNA的空间分布，并比较其在不同细胞类型之间的丰度差异。

本研究用于表面RNA谱分析与成像、以及表面RNA结合蛋白研究的方案均在活细胞中实施，细胞活率不低于95%。因此，表面RNA研究需要新鲜分离的活细胞；对于冷冻或福尔马林固定石蜡包埋 ( FFPE ) 样本的适用性受限，因细胞破裂易致胞内RNA污染。为克服这一限制，亟需开发适用于冷冻与FFPE样本的专门策略。同时，鉴于表面RNA具有明显的细胞类型特异性，能够在单细胞水平同时对胞内与表面RNA进行联合分析的方法尤为值得期待。

尽管在表面RNA的验证与机制认识方面已取得进展，跨多种细胞类型的生物学问题仍有待深入。例如，Y RNA在人体免疫细胞表面显著富集，并被报道可与SLE经典自身抗原Ro60与La (SSA/SSB) 结合【4,5】；探究Y RNA在先天与适应性免疫中的作用将是重要方向。若干高丰度的长链非编码表面RNA（如线粒体rRNA）可能承担关键功能，值得系统研究。作为U核糖核蛋白 (U RNP) 的核心组成，U snRNA (U1、U2、U4、U5、U6) 在SLE患者血清中是Sm抗原【6】；氨酰tRNA合成酶相关自身抗体与抗合成酶综合征 (ASS) 的发病相关【7】；近期研究还表明Xist核糖核蛋白可促进女性偏高的自身免疫风险【8】。鉴于上述关联，阐明这些出人意料的表面RNA的生物学功能及其在自身免疫中的潜在作用，尤为必要。

表面RNA (surface RNA) 是近年来兴起的研究方向，其在多种生理与病理状态中的作用仍知之甚少。本研究建立了一套在确保质膜完整性的前提下，系统解析细胞外侧表面RNA的严谨方法学框架，并据此绘制了人脐带血单个核细胞 (hUCB‑MNCs) 与小鼠血细胞的表面RNA参考图谱。该研究提供的基础工具与数据资源为机制研究奠定了标准化起点，有望加速揭示表面RNA在神经元、生殖细胞、肿瘤细胞等多种细胞类型中的多样且关键的生物学功能。

https://doi.org/10.1093/procel/pwaf079

制版人： 十一

参考文献

1 Huang, N. et al. Natural display of nuclear-encoded RNA on the cell surface and its impact on cell interaction.Genome Biol21, 225, doi:10.1186/s13059-020-02145-6 (2020).

2 Flynn, R. A. et al. Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells.Cell184, 3109-3124 e3122, doi:10.1016/j.cell.2021.04.023 (2021).

3 Xie, Y. et al. The modified RNA base acp(3)U is an attachment site for N-glycans in glycoRNA.Cell187, 5228-5237 e5212, doi:10.1016/j.cell.2024.07.044 (2024).

4 Boccitto, M. & Wolin, S. L. Ro60 and Y RNAs: structure, functions, and roles in autoimmunity.Crit Rev Biochem Mol54, 133-152, doi:10.1080/10409238.2019.1608902 (2019).

5 Reed, J. H., Sim, S., Wolin, S. L., Clancy, R. M. & Buyon, J. P. Ro60 Requires Y3 RNA for Cell Surface Exposure and Inflammation Associated with Cardiac Manifestations of Neonatal Lupus.J Immunol191, 110-116, doi:10.4049/jimmunol.1202849 (2013).

6 Migliorini, P., Baldini, C., Rocchi, V. & Bombardieri, S. Anti-Sm and anti-RNP antibodies.Autoimmunity38, 47-54, doi:10.1080/08916930400022715 (2005).

7 Mahler, M., Miller, F. W. & Fritzler, M. J. Idiopathic inflammatory myopathies and the anti-synthetase syndrome: a comprehensive review.Autoimmun Rev13, 367-371, doi:10.1016/j.autrev.2014.01.022 (2014).

8 Dou, D. R. et al. Xist ribonucleoproteins promote female sex-biased autoimmunity.Cell187, 733-749 e716, doi:10.1016/j.cell.2023.12.037 (2024).

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