Lnc-USP28-6/ZBTB16轴调控NLRP3炎性小体的激活以及α-突触核蛋白的SUMO化，从而驱动帕金森病的发病机制

《Brain, Behavior, and Immunity》：Lnc-USP28-6/ZBTB16 axis orchestrates NLRP3 inflammasome activation and α-synuclein SUMOylation to drive Parkinson’s disease pathogenesis

帕金森病（PD）中ZBTB16通过激活NLRP3炎症小体和SUMO化促进α-突触核蛋白聚集，且lnc-USP28-6通过转录调控ZBTB16表达形成致病轴。研究在PBMCs和动物模型中验证了ZBTB16在神经炎症与蛋白病理中的双重作用，提出靶向该轴路的潜力治疗策略。

王楠|王曼|游一飞|安佳佳|贾佳|赵斌|曹张|王贤志|葛瑞丽|陈莉|王洪财

中国山东省滨州市滨州医学院附属医院神经内科，邮编256603

摘要

帕金森病（PD）是一种神经退行性疾病，其特征是神经炎症和α-突触核蛋白（α-syn）的聚集，这导致神经元逐渐丧失，但其调控机制仍不清楚。含锌指和BTB结构域的蛋白16（ZBTB16）被认为在神经病理过程中起着关键作用，它将蛋白质稳态失调与神经免疫轴的激活联系起来。然而，ZBTB16在PD中的具体作用和分子机制仍不甚明了。基于初步的RNA测序分析，发现PD患者的 peripheral blood mononuclear cells（PBMCs）中ZBTB16表达上调，我们进一步分析了57名PD患者和死后纹状体组织中的ZBTB16表达情况，发现其表达显著高于对照组。在罗丹明（ROT）诱导的PD模型中，ZBTB16表达升高与凋亡活性增加相关。在SH-SY5Y多巴胺能神经元和BV2小胶质细胞（BV2 cells）中的机制研究表明，ZBTB16过表达通过转录激活和翻译后修饰增强α-syn的聚集，这种效应与突变状态无关。共聚焦显微镜观察证实PD纹状体组织中α-syn与SUMO1的共定位，小胶质细胞模型显示ZBTB16依赖性UBC9上调，增加了SUMO1+/α-syn+细胞的数量；敲低ZBTB16可逆转这一效应。此外，在同时表达突变型LRRK2和α-syn的BV2细胞中，ZBTB16通过增强NLRP3炎性体激活、Gasdermin D（GSDMD）表达和IL-1β/IL-18分泌来加剧病理过程，PD组织中观察到显著的GSDMD/α-syn共定位。初步RNA测序分析表明lnc-USP28-6调控ZBTB16表达，系统分析ZBTB16启动子后发现lnc-USP28-6的调控作用。临床数据发现PD患者外周血中lnc-USP28-6表达升高，它在SH-SY5Y细胞中独立于ROT转录上调ZBTB16和α-syn。这些发现揭示了一个新的lnc-USP28-6/ZBTB16轴，该轴通过两种机制驱动PD病理过程：通过炎性体激活加剧神经炎症，并通过SUMO化促进α-syn聚集，表明它们是潜在的治疗靶点。

引言

帕金森病（PD）的神经病理学特征是黑质-纹状体多巴胺能神经元的进行性退化，导致纹状体多巴胺耗竭和路易小体病理（Poewe等人，2017年）。大量证据表明α-突触核蛋白（α-syn）的聚集激活了NLRP3炎性体（Huang等人，2023年）；而神经炎症反应又进一步加剧了α-syn的错误折叠，形成一个自我延续的恶性循环（Lema Tomé等人，2013年）。这些相互作用突显了神经炎症在PD病理中的核心作用，强烈支持将其归类为慢性神经炎症性疾病（Grotemeyer等人，2022年）。

α-突触核蛋白（α-syn）的翻译后修饰（PTMs），包括SUMO化、泛素化、磷酸化和硝基化，对其聚集倾向有关键调控作用。其中，SUMO介导的PTMs在促进α-syn积累中起着特别重要的作用（Khan和Jung，2023年）。α-syn在丝氨酸残基上的磷酸化已被证实与其病理聚集密切相关，并是PD的关键分子标志（Liu等人，2025年）。重要的是，这些PTMs之间存在功能上的相互作用，磷酸化调节SUMO化过程，反之亦然，从而影响α-syn的病理和疾病进展（Zhang等人，2023年）。

含锌指和BTB结构域的蛋白16（ZBTB16），也称为早幼粒细胞白血病锌指蛋白（PLZF），是一种KRAB-ZF家族转录因子，调节多种生物过程，包括细胞生长、分化和凋亡（Suliman等人，2012年；Liu等人，2016年）。新证据表明ZBTB16是早期神经元谱系分化的关键转录调节因子（Gaber等人，2013年）。值得注意的是，亨廷顿病模型显示ZBTB16能够表观遗传地调节多巴胺能细胞的可塑性，提示其在多巴胺能细胞命运的特异性调控中的潜力（Huguet等人，2019年）。现有证据表明，在中枢神经系统（CNS）中，ZBTB16似乎是中脑多巴胺能神经元发育的主要调节因子，对其分化轨迹和谱系决定起关键作用（Huguet等人，2019年）。

从机制上讲，ZBTB16通过别构激活E3泛素连接酶复合物来抑制自噬流（Zhang等人，2015年），揭示了蛋白质稳态维持的一个新调控轴。ZBTB16的失调与阿尔茨海默病的病理过程有关，它导致纹状体神经元功能障碍和认知缺陷（Lee等人，2022年）。然而，其在PD中的确切机制作用仍不清楚，需要进一步研究。

新证据表明，外周血样本中可检测到的特定基因表达模式的变化可能与PD的不同进展相关，这使外周血转录组特征成为PD预后分层的潜在生物标志物（Pinho等人，2016年）。基于这一病理生理学框架，我们系统地研究了PD患者外周血单核细胞（PBMCs）中ZBTB16的表达动态。

ZBTB16已被证明是通过表观遗传-细胞因子相互作用调节炎症级联的潜在生物标志物（Dong等人，2024年）。机制研究表明，ZBTB16调控SUMO化依赖的PTMs，从而调控非典型的炎性体组装，它通过别构控制凋亡相关斑点样蛋白的寡聚化来放大炎性体介导的促炎反应（Dong等人，2023年）。这些证据共同表明ZBTB16在神经炎症信号传导级联中起着关键作用，是将蛋白质稳态失调与神经免疫轴激活联系起来的关键枢纽。

长链非编码RNA（lncRNAs）在细胞过程中作为关键的表观遗传调节因子（Waseem等人，2020年；Fok等人，2017年；Li等人，2019年）。在PD中，lncRNA的失调影响神经炎症、线粒体功能障碍和自噬等关键通路（Honarmand Tamizkar等人，2021年；Rezaei等人，2021年）。特定的lncRNA通路（如LINC09238/miR-30c-5p）通过线粒体机制参与PD病理（Yousefi等人，2022年）。外周血lncRNA的表达模式可能作为PD的生物标志物（Huang等人，2024年）。虽然ZBTB16的失调与PD有关，但lncRNAs是否直接调控ZBTB16的转录尚不清楚。因此，本研究探讨了PD多巴胺能细胞模型中lncRNAs对ZBTB16的表观遗传调控。

我们对ZBTB16启动子的系统分析鉴定出几个候选的调控lncRNAs（LNCipedia）。具体来说，我们发现lnc-USP28-6通过调控ZBTB16表达来驱动PD病理过程，进而促进炎性体激活和SUMO化介导的α-syn聚集。这一调控轴成为PD发展的重要病理因素。

参与者

本研究于2021年1月1日至2024年9月30日在滨州医学院附属医院进行。研究方案获得了医院机构人类受试者保护委员会和医院科学研究伦理委员会的批准（批准编号2021-G002-01）。在研究开始前，所有参与者的监护人签署了书面知情同意书。参与者年龄在40岁及以上。

PD患者PBMC和纹状体组织中的ZBTB16表达

实验设计见图1。根据英国帕金森病协会脑库（UKPDSBB）标准和运动障碍协会PD临床诊断标准（MDS-PD），确诊了3例特发性PD患者。RNA测序（RNA-seq）发现了PD患者PBMCs中的差异表达基因（DEGs）。主成分分析（PCA）显示病例组和对照组之间存在明显的分群（图2A）。功能注释和通路分析进一步证实了这一点。

ROT诱导的PD小鼠模型中的ZBTB16表达和亚细胞定位

如图4A–C所示，与对照组相比，ROT处理的小鼠SN中的ZBTB16 RNA和蛋白质表达水平升高。共聚焦显微镜用于评估SN中Iba-1+小胶质细胞和GFAP+星形胶质细胞中的ZBTB16定位。定量分析显示，ROT组中Iba-1+/ZBTB16+和GFAP+/ZBTB16+双阳性细胞的数量显著增加（图4D–G）。此外，在酪氨酸羟化酶阳性（TH+）细胞中也观察到ZBTB16表达升高。

讨论

系统分析显示，PD患者PBMCs中的ZBTB16转录本显著上调，同时纹状体中的蛋白质水平也高于健康对照组。免疫组化显示ZBTB16表达特异性地定位于PD患者的纹状体神经元和小胶质细胞中。ROT诱导的小鼠模型显示多巴胺能神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞中的ZBTB16表达也上调。

结论

本研究表明，PD患者PBMCs中的ZBTB16 RNA表达上调，以及纹状体死后标本中ZBTB16蛋白质表达上调；这些发现通过ROT诱导的动物和细胞模型得到了严格验证。机制分析表明，ZBTB16增强了α-syn的活性，并协同放大了由突变型α-syn和LRRK2 G2019S驱动的NLRP3炎性体激活。此外，ZBTB16还显著...

局限性

本研究仅在雄性小鼠中进行。

研究资助

本研究得到了中国国家自然科学基金（NSFC）（洪财王的81601108项目）、山东省自然科学基金（洪财王的ZR2016HQ14项目和ZR2021MH135项目）以及齐鲁卫生人才计划的资助。

作者贡献

N.W.、M.W.和H.C.W.设计了实验。N.W.、M.W.、Y.F.Y.和J.J.A.执行了实验。N.W.、M.W.和Y.F.Y.分析和解释了数据。H.C.W.撰写了初稿，所有作者都阅读、编辑并批准了该稿件。N.W.、M.W.、R.l.G.、Z.C.和C.L.提供了试剂、材料和分析工具。

未引用的参考文献

Poewe等人（2017年）。

CRediT作者贡献声明

王楠：写作 - 审稿与编辑。王曼：写作 - 审稿与编辑。游一飞：数据管理。安佳佳：概念构思。贾佳：形式分析。赵斌：资源提供。曹张：验证。王贤志：数据管理。葛瑞丽：监督。陈莉：软件支持。王洪财：监督。

伦理批准和参与同意

所有来自人类细胞和组织的数据均获得了滨州医学院附属医院机构人类受试者保护委员会和医院科学研究伦理委员会的批准（批准编号2021-G002-01）。

致谢

我们感谢滨州医学院附属医院医学研究中心提供的精密实验仪器。