严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）是导致2019年新冠病毒（COVID-19）流行的原因。最近有研究强调了人类血管紧张素转换酶2（ACE2）分子在介导SARS-CoV-2的细胞进入中的重要作用。与ACE2受体的结合是SARS-CoV-2感染靶细胞的关键起始步骤，并且对人类感染至关重要，并且ACE2受体的表达和分布可能与COVID-19的进展和预后相关。

端粒是线性染色体末端的区域，脊椎动物的端粒由大量典型的TTAGGG重复序列组成。shelterin蛋白质复合物与端粒DNA结合，保护端粒DNA不被识别为DNA损伤（DD），从而防止DDR（DNA损伤反应）。DNA复制导致染色体的端粒逐渐缩短。当端粒变得非常短时，它们被感知为DNA双链断裂（DSB）并激活DDR途径。小鼠的连续近亲繁殖导致端粒进行性缩短和端粒处的DDR激活，并积累衰老和衰老相关疾病的特征。此外，由于端粒处的损伤不易修复，这会导致持久的DDR激活。在此篇文章中，来自意大利帕维亚国家研究委员会分子遗传学研究所的Fabrizio d’Adda di Fagagna教授及其团队旨在更好的描述端粒缩短和DDR激活后衰老过程中ACE2表达的调节。

为了了解衰老过程中ACE2表达的调节，来自意大利的Fabrizio d’Adda di Fagagna教授及其团队研究了不同年龄的小鼠和人肺中ACE2的表达情况。通过RT-qPCR检测和免疫组织化学（IHC），观察到老年小鼠（22-24个月）与年轻小鼠（2-3个月）相比，肺中ACE2 mRNA和蛋白质水平增加。同样，在人肺中也发现，老年受试者的ACE2蛋白表达水平高于年轻受试者，为了证实ACE2在ATII细胞中增加，该团队在不同年龄的肺样本中对ACE2进行了双标记免疫荧光检测，发现无论在小鼠中，还是人类中，随着年龄的增长，ATII肺细胞中ACE2的表达增加。该团队进一步研究了ACE2转录的差异表达，观察到ACE2在ATII肺细胞中随年龄增长而增加，而管家基因GAPDH在几乎所有细胞类型中广泛表达，并且在分析年龄段没有变化。综上所述，可以证明，当细胞发生衰老时，ACE2的表达增加，并且ACE2的表达增加主要在ATII肺细胞中。

接下来，为了揭示衰老过程中控制ACE2上调的分子机制，该团队进行了体外和体内实验。为了测试端粒缩短是否足以调节ACE2的表达，该团队测量了不同人群中人成纤维细胞（BJ）和人支气管上皮细胞（HBECs）中ACE2的mRNA水平。因为这两种细胞类型都缺乏端粒维持机制，并且在增殖时进行性端粒缩短。发现和早期传代的细胞相比，晚期传代的BJ和HBEC的ACE2 mRNA水平都有所增加。接下来，该团队将研究扩展到缺乏端粒酶RNA成分的小鼠模型中，在分析第三代缺乏端粒酶RNA的小鼠中发现与年龄和性别匹配的野生型动物相比，缺乏端粒酶RNA的小鼠ACE2表达持续增加，并且免疫荧光成像显示，ACE2主要在表达ACE2的ATII肺细胞中增加。并且在pro-SP-C细胞中也观察到同样的现象。这些结果清楚地表明端粒缩短在调节人类细胞和小鼠组织中ACE2水平中存在作用。

因为当端粒变得非常短时，它们会激活DNA损伤反应（DDR）途径。所以接下来该团队测试端粒DDR是否足以增加ACE2 mRNA水平，该团队使用了两种哺乳动物细胞系统，在没有端粒缩短的情况下，它们允许在端粒处特异性的激活DDR。该团队敲除TRF2后，发现H2AX病灶水平增加来证明激活了DDR途径。实验证明DDR病灶的增加伴随着ACE2 mRNA水平的增加，并且同一细胞系中电离辐射（IR）后，也观察到同样的结果，以上证明DDR信号通路在增加ACE2 mRNA的水平上发挥作用。为了验证端粒DDR在体内的作用，其团队在小鼠中用三苯氧胺给药，诱导TRF2表达缺失，激活端粒处的DDR途径，观察到小鼠肝脏中ACE2 mRNA水平的增加。这也证明了以上结果。综上所述，在人类和小鼠细胞系以及小鼠组织中的这些结果表明，活化的DDR通路在调节ACE2水平方面具有保守的作用。由于在衰老过程中，端粒DDR积累，这可能导致ACE2水平升高。

该团队认为ACE2 mRNA水平的增加是由其转录启动子活性增强引起的。为了确定ACE2启动子是否响应DDR激活，该团队进行了硅分析，来确定DNA结合基序在ACE2启动子区域显著富集的转录因子。结果显示在这些转录因子中，存在与DNA损伤反应相关的途径。该团队将携带荧光素酶报告基因的质粒在人ACE2启动子的控制下转染HeLa shTRF2细胞，并通过TRF2敲除诱导端粒DDR，发现荧光素酶信号增加。并且在辐照未诱导的HeLa细胞中DDR激活时也观察到类似的转录激活。这表明DDR途径通过控制ACE2启动子活性来增加ACE2 mRNA水平。

为了进一步证明DDR途径的关键成分是导致观察到的ACE2 mRNA水平增加的原因。该团队使用ATM激酶抑制剂KU-60019（ATMi）阻止DDR病灶的形成。发现显著降低了ACE2 mRNA水平的增加，这表明ATM激酶活性参与了ACE2转录水平的调节。为了研究端粒DDR的抑制是否影响ACE2在体内的表达，该团队利用端粒反义寡核苷酸（tASOs），实现对端粒DDR的特异性抑制。当处死小鼠并分析其组织时，发现两种tASO治疗都非常有效，并且体内ACE2 mRNA水平下调。接下来，该团队将研究扩展到第三代端粒缩短的小鼠中，通过双标记免疫染色发现用tASOs或tASOs治疗后，发现ACE2表达明显较少。这些结果支持ACE2调控是由随后的DDR激活而不是端粒缩短引起的。

综上所述，这些结果表明，SARS-CoV-2受体ACE2的表达在转录水平上直接受DDR途径激活的调节，端粒功能障碍是一种能够参与DDR途径调节ACE2水平的生理事件。