SPSB3介导的K48和K63连接的泛素化以及TUFM的降解过程，促进了由心肌缺血/再灌注损伤诱导的细胞凋亡

《Cell Biology and Toxicology》：SPSB3-mediated K48- and K63- linked ubiquitination and degradation of TUFM promote apoptosis induced by myocardial ischemia/reperfusion injury

摘要

缺氧由多种因素引起，会通过损害心脏和心肌细胞对人类健康造成严重威胁。虽然血运重建策略有助于改善病情，但有时会因心肌缺血/再灌注（I/R）损伤而引发不良临床后果。本研究的主要目的是探讨心肌I/R损伤的机制，以寻找新的缓解方法。我们使用CRISPR/Cas9技术对耐缺氧/再氧合（H/R）的基因进行了高通量筛选，随后将这些基因与GSE61592数据集中的差异表达基因进行比对。验证结果表明，含有SPRY结构域的SOCS box蛋白3（SPSB3）是赋予细胞抵抗H/R损伤的关键基因。在心肌I/R损伤的小鼠和心肌细胞模型中，观察到凋亡增加和心脏功能下降。这些病理变化与SPSB3表达水平显著升高密切相关。此外，抑制SPSB3可显著减轻心肌I/R损伤引起的细胞凋亡增加、心脏功能下降及线粒体功能障碍。为了确定SPSB3的结合底物，我们结合了质谱分析、泛素修饰蛋白组学数据以及MitoCarta3.0数据库（心肌线粒体蛋白质）的结果，最终筛选出6个候选分子。共免疫沉淀和Western Blot分析表明SPSB3可能与其翻译延伸因子——线粒体TUFM（mitochondrial TUFM）结合。在SPSB3敲低的心肌细胞中，进一步敲低TUFM部分逆转了SPSB3单独敲低的保护作用。同时，MG132和环己酰胺处理能有效抑制TUFM的降解。进一步的氨基酸位点突变分析显示，SPSB3的抑制作用可阻止TUFM K259位点的K48和K63泛素化，从而为缓解心肌I/R损伤提供了新的治疗途径。

图表摘要

1. 1. 心肌缺血/再灌注（I/R）损伤会上调SPSB3表达，增加细胞损伤和凋亡，降低心脏功能。
2. 2. 抑制SPSB3可减轻I/R损伤引起的细胞损伤和凋亡，恢复心脏功能。
3. 3. 在心肌I/R损伤过程中，SPSB3与TUFM相互作用，促进TUFM K259位点的K48和K63泛素化，进而增强细胞凋亡。

此图像的替代文本可能是通过人工智能生成的。

缺氧由多种因素引起，会通过损害心脏和心肌细胞对人类健康造成严重威胁。虽然血运重建策略有助于改善病情，但有时会因心肌缺血/再灌注（I/R）损伤而引发不良临床后果。本研究的主要目的是探讨心肌I/R损伤的机制，以寻找新的缓解方法。我们使用CRISPR/Cas9技术对耐缺氧/再氧合（H/R）的基因进行了高通量筛选，随后将这些基因与GSE61592数据集中的差异表达基因进行比对。验证结果表明，含有SPRY结构域的SOCS box蛋白3（SPSB3）是赋予细胞抵抗H/R损伤的关键基因。在心肌I/R损伤的小鼠和心肌细胞模型中，观察到凋亡增加和心脏功能下降。这些病理变化与SPSB3表达水平显著升高密切相关。此外，抑制SPSB3可显著减轻心肌I/R损伤引起的细胞凋亡增加、心脏功能下降及线粒体功能障碍。为了确定SPSB3的结合底物，我们结合了质谱分析、泛素修饰蛋白组学数据以及MitoCarta3.0数据库（心肌线粒体蛋白质）的结果，最终筛选出6个候选分子。共免疫沉淀和Western Blot分析表明SPSB3可能与其翻译延伸因子——线粒体TUFM（mitochondrial TUFM）结合。在SPSB3敲低的心肌细胞中，进一步敲低TUFM部分逆转了SPSB3单独敲低的保护效果。同时，MG132和环己酰胺处理能有效抑制TUFM的降解。进一步的氨基酸位点突变分析显示，SPSB3的抑制作用可阻止TUFM K259位点的K48和K63泛素化，从而为缓解心肌I/R损伤提供了新的治疗途径。

图表摘要

1. 1. 心肌缺血/再灌注（I/R）损伤会上调SPSB3表达，增加细胞损伤和凋亡，降低心脏功能。
2. 2. 抑制SPSB3可减轻I/R损伤引起的细胞损伤和凋亡，恢复心脏功能。
3. 3. 在心肌I/R损伤过程中，SPSB3与TUFM相互作用，促进TUFM K259位点的K48和K63泛素化，从而增强细胞凋亡。

此图像的替代文本可能是通过人工智能生成的。