烯醇酶2介导的乳酰化作用导致与年龄相关的骨关节炎中GNL3–MDM2–p53轴的紊乱

《Cellular & Molecular Biology Letters》：Enolase 2-mediated lactylation-dependent disruption of the GNL3–MDM2–p53 axis in age-related osteoarthritis

　　

摘要

背景

与年龄相关的骨关节炎（OA）涉及代谢紊乱和软骨细胞衰老。本研究探讨了烯醇化酶2（ENO2）在OA发病机制中的非代谢作用及其治疗潜力。

方法

人类老年和OA患者的软骨（每组3个样本）接受了¹⁸F-FDG正电子发射断层扫描（PET）-计算机断层扫描（CT）成像、蛋白质组学分析以及免疫组化检测。通过诱导多柔比星引起的应激和连续传代培养，建立了体外软骨细胞衰老模型。通过共免疫沉淀（IP）、GST pull-down和定点突变（E4A-ENO2和K5R-GNL3突变体）验证了ENO2与GNL3、MDM2之间的蛋白质相互作用。利用乳酰化组学和免疫沉淀技术评估了乳酰化现象。通过向C57BL/6 J小鼠（每组6只）关节内注射ENO2特异性抑制剂POMHEX，持续16周，评估其治疗效果。研究结果包括组织学观察、微CT扫描、疼痛行为和步态分析。

结果

蛋白质组学分析显示，老年人体内的ENO2表达水平升高。体外实验表明，ENO2过表达会促进细胞外基质分解、软骨细胞衰老和糖酵解过程；而ENO2基因敲低则可抑制这些现象。ENO2的Glu-4残基介导其与GNL3的结合，使GNL3在Lys-5位点发生乳酰化。这种相互作用导致MDM2从GNL3上解离，进而使MDM2结构不稳定，泛素化过程受损，p53积累增加，软骨细胞持续衰老。此外，p53可转录激活ENO2，形成病理性的正反馈循环。使用POMHEX药物抑制ENO2可破坏ENO2与GNL3的结合，恢复p53的降解功能，减轻体外实验中的软骨细胞衰老现象，缓解老年小鼠的软骨退化、软骨下骨硬化和疼痛症状。

结论

ENO2通过依赖乳酸的机制，通过乳酰化作用破坏GNL3–MDM2–p53轴，从而促进OA的发展，形成衰老相关的正反馈循环。针对ENO2可能成为治疗与年龄相关的OA的新方法。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由AI生成的。