通过抑制去泛素化酶RPN11改善非酒精性脂肪肝病
抑制去泛素化酶Rpn11改善非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 的研究
背景介绍
非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 及其更为严重的形式——非酒精性脂肪性肝炎 (NASH)，已成为全球范围内的重要公共健康问题，其发生率的迅速上升使其成为导致肝硬化及肝细胞癌 (HCC) 的主要原因。NAFLD 不仅与肝脏脂肪沉积有关，还通常伴有代谢紊乱，例如胰岛素抵抗、血糖升高和高血脂症。近年来，专家们重新定义NAFLD为代谢功能障碍相关脂肪性肝病 (MASLD)，进一步强调了其复杂的代谢性特征。
目前，NAFLD的主要病理特征为肝细胞内甘油三酯的过度堆积，这一过程受多种转录因子的调控。然而，蛋白质翻译后修饰（如泛素化和去泛素化）在肝脏脂质代谢中的影响尚不明确。泛素是一种保守的蛋白质，能够通过结合到靶蛋白的赖氨酸残基上，促进蛋白质的降解、信号传导以及基因转录。这一过程是可逆的，去泛素化酶（DUBs）通过去除泛素稳定靶蛋白的表达。DUBs在健康和疾病状态下的研究已逐步深入，但其在NAFLD中的潜力尚未被完全探索。
在该研究中，研究团队以小鼠为模型，通过基因表达筛查识别出Rpn11为在NAFLD小鼠模型中显著上调的DUBs。通过一系列实验，他们揭示了Rpn11在调控肝脏脂质代谢中的关键作用。研究结果表明，Rpn11去泛素化并稳定METTL3，从而增强ACSS3的m6A修饰。这一Rpn11-METTL3-ACSS3轴进一步通过组蛋白丙酰化上调与脂质代谢相关的基因。这一新发现表明，抑制Rpn11可能是一种治疗NAFLD的新策略。
研究来源
该研究由复旦大学、上海交通大学医学院、温州医科大学、上海药物研究所等机构的研究人员共同完成，作者包括Bing Zhou、Yunchen Luo、Hanqi Bi等。文章于2024年10月1日发表在《Cell Metabolism》杂志上。
研究流程
研究团队使用了一种包括多步骤的实验设计，详细探讨了Rpn11在NAFLD和NASH中的具体作用机制。
模型建立：为了研究Rpn11的作用，研究人员构建了肝细胞特异性Rpn11敲除小鼠 (Rpn11 HKO)，以观察其在NAFLD相关表型中的表现。同时，研究团队通过饲喂高脂饮食 (HFD) 和Gubra Amy NASH (GAN) 饮食的方法诱导小鼠发生NAFLD和NASH。此外，研究团队使用了leptin受体缺陷小鼠 (db/db)，并采用qPCR、RNA测序和蛋白质印迹法，检测了Rpn11在多种小鼠NAFLD模型中的表达。
Rpn11与METTL3的关系：研究发现Rpn11通过去泛素化作用稳定了METTL3蛋白，从而上调其表达水平。具体实验显示，在Rpn11 HKO小鼠中，METTL3蛋白显著减少，但其mRNA水平未见明显变化。进一步研究发现，Rpn11能够在HFD诱导的脂肪性肝炎小鼠中增加METTL3蛋白的稳定性。
METTL3调控ACSS3的表达：Rpn11稳定的METTL3通过m6A修饰促进了ACSS3的表达。ACSS3是一种短链脂酰辅酶A合成酶，能够生成丙酰辅酶A (propionyl-CoA)，进而通过组蛋白丙酰化的方式上调脂质代谢相关基因的表达。
抑制Rpn11的疗效实验：研究团队使用Rpn11的抑制剂Capzimin处理db/db小鼠，发现该抑制剂显著改善了小鼠的肝脂肪变性、胰岛素抵抗以及血糖水平。Capzimin不仅降低了METTL3蛋白水平，还减少了ACSS3的表达、组蛋白丙酰化水平和脂质代谢相关基因的表达。
主要研究结果
Rpn11上调在NAFLD中的关键作用：Rpn11在HFD和GAN饮食诱导的NAFLD/NASH小鼠模型中显著上调，并在肝脏特异性Rpn11敲除小鼠中观察到其对肝脏脂质积累的影响。结果表明，Rpn11 HKO小鼠对高脂饮食诱导的肝脂肪变性具有显著的保护作用。
Rpn11-METTL3-ACSS3通路的发现：Rpn11去泛素化并稳定METTL3，后者增强了ACSS3的m6A修饰水平，增加了ACSS3蛋白的表达。ACSS3生成的丙酰辅酶A通过组蛋白丙酰化调控脂质代谢基因的表达，促进了NAFLD的发生。
Capzimin的治疗潜力：Rpn11抑制剂Capzimin在db/db小鼠模型中表现出良好的治疗效果，显著减少了小鼠肝脏脂质积累，改善了胰岛素敏感性和糖耐量。这表明Capzimin可能成为治疗NAFLD和NASH的新药候选。
结论与意义
这项研究揭示了Rpn11在NAFLD和NASH中作为新的调控因子的重要作用。通过去泛素化作用，Rpn11稳定METTL3，从而促进ACSS3的m6A修饰，激活脂质代谢基因。这一Rpn11-METTL3-ACSS3-组蛋白丙酰化轴的发现，不仅丰富了人们对NAFLD发病机制的理解，还为该疾病的治疗提供了新的思路。
该研究为NAFLD的潜在药物治疗开辟了新途径，提出抑制Rpn11可能成为一种有效的治疗策略。这一策略尤其对NAFLD和NASH的患者具有重要的应用前景，未来或可通过Capzimin等药物开发，为患者提供更为有效的治疗选择。此外，由于METTL3在多种生理和病理过程中均发挥关键作用，Rpn11-METTL3通路的研究还可能对其他疾病（如癌症和免疫性疾病）具有重要启示。
研究亮点
发现新的调控途径：通过Rpn11-METTL3-ACSS3通路对NAFLD的发生进行调控，创新性地揭示了Rpn11对肝脏脂质代谢的关键影响。
治疗潜力的探索：Capzimin在小鼠模型中的成功应用，展示了其在NAFLD和NASH治疗中的巨大潜力，为该领域的临床治疗提供了新方向。
NAFLD病理机制的深入理解：研究团队通过多种实验模型和技术手段，详细阐明了Rpn11在NAFLD中的作用机制，为后续研究提供了坚实的理论基础。
展望
未来研究可以进一步探索Rpn11对NAFLD以外其他代谢性疾病的影响，尤其是在肿瘤等疾病中Rpn11-METTL3通路的潜在作用。此外，Capzimin的安全性和耐受性仍需在临床试验中进一步验证，特别是对女性患者的治疗效果尚需深入探讨。这项研究为NAFLD/NASH的治疗提供了新的思路，具有重要的科学意义和应用价值。