99啪99精品视频在线观看,久久久久免费一区二区三区,久久中文字幕爱爱视频,欧美日韩国产免费一区二区三区

關(guān)注公眾號

關(guān)注公眾號

手機(jī)掃碼查看

手機(jī)查看

項目文章 | 能量代謝和全譜代謝組學(xué)助力新華醫(yī)院皮膚科團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種新的疾病——CAOP綜合征

邁維代謝
2022.5.23

●發(fā)表單位:上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院

●發(fā)表期刊:EMBO?Molecular?Medicine

●影響因子:12.137

●發(fā)表時間:2022.04.01

2022年4月,上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院姚志榮教授團(tuán)隊在國際著名學(xué)術(shù)期刊EMBO Molecular Medicine上發(fā)表題為“S1P defects cause a new entity of cataract, alopecia, oral mucosal disorder, and psoriasis-like syndrome”的文章,該研究歷時10年,不僅發(fā)現(xiàn)了CAOP綜合征的致病基因膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子肽酶,位點1(MBTPS1),而且發(fā)現(xiàn)一種參與線粒體代謝的新分子S1P,通過線粒體電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白(ETF)調(diào)控線粒體代謝。陳付英、倪成、王曉曉、程茹虹、潘超蘭為該文共同第一作者,上海新華醫(yī)院皮膚科姚志榮教授和李明教授、復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張思教授為該論文的共同通訊作者。 邁維代謝為本文提供能量代謝和全譜代謝組檢測分析服務(wù)。

在臨床治療中,發(fā)現(xiàn)一名14歲的中國男性患者(患者1)和一名5歲的西班牙裔女性患者(患者2),首次被診斷為白內(nèi)障、脫發(fā)、口腔粘膜病和銀屑病樣(CAOP)綜合征,其特征是早發(fā)性雙眼晶狀體白內(nèi)障、全身性無瘢痕脫發(fā)、口腔黏膜疾病和嚴(yán)重的累及頭皮、面部、腹股溝、臀部和下肢的銀屑病樣皮膚損害,嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量。研究CAOP的發(fā)病原因和機(jī)制,將為該病尋找有效的治療方案提供可能。

本文旨在研究CAOP綜合征的病因,并嘗試闡明這種新疾病的發(fā)病機(jī)制。

1.CAOP綜合征個體的臨床特征及變異

兩例患者均表現(xiàn)為輕度毛囊性角化病、魚鱗病、全面性脫發(fā)、畏光、牙齦紅腫、銀屑病樣病變、甲溝炎和雙眼白內(nèi)障(圖1A)。組織病理學(xué)檢查也顯示銀屑病樣血管炎(圖1B)。進(jìn)一步進(jìn)行全外顯子組測序(圖EV1A)和Sanger測序(圖1C),在中國患者的MBTPS1基因(NM_003791.4)中發(fā)現(xiàn)了由p.Val355Gly(c.1064T>G)和p.Ter1053Arg(c.3157T>C)組成的復(fù)合雜合體變異。測序分析表明,他的親生父母都是MBTPS1基因變異的雜合子攜帶者,而他健康的兄弟兩種變異都是陰性的(圖1D)。同樣,在患者2中發(fā)現(xiàn)了MBTPS1的復(fù)合雜合變異,其中包括與中國患者相同氨基酸位置的p.Ter1053Cys(c.3159A>T)和c.2072-2A>T(圖1C-E)。

作者從公共數(shù)據(jù)庫中篩選了1200個健康等位基因,并從內(nèi)部數(shù)據(jù)中篩選了1500個額外的外顯子,從而確認(rèn)了在患者1和2中發(fā)現(xiàn)的變異是致病的。所有已識別的變異都沒有出現(xiàn)在公共數(shù)據(jù)(1,000genomes,ClinVar,Ensemble,andgnomAD)和健康對照中。MBTPS1基因的p.Ter1053Arg(c.3157T>C)(患者1)和p.Ter1053Cys(c.3159A>T)(患者2)變異導(dǎo)致終止密碼子破壞并產(chǎn)生比野生型S1P更長的蛋白質(zhì)(EV1B),為了研究c.2072-2A>T變異的作用(患者2),進(jìn)行了逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)研究。mini基因剪接產(chǎn)物表明,c.2072-2A>T變異體的存在部分取消了正常轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(648-bp帶)的表達(dá),導(dǎo)致跳過16號外顯子(491-bp帶)(圖EV1C)。對這些聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)物進(jìn)行測序,發(fā)現(xiàn)存在兩種不同的轉(zhuǎn)錄本。

■?■?■?■?■

圖1:CAOP綜合征患者攜帶MBTPS1變異和炎癥性疾病

■?■?■?■?■

圖EV1:CAOP綜合征中MBTPS1(S1P)的變異

2.S1P缺乏導(dǎo)致線粒體形態(tài)異常和膽固醇代謝缺陷

通過超微結(jié)構(gòu)分析,患者1皮損處線粒體數(shù)量明顯增加(增加161.5%),線粒體形態(tài)通常(長度增加100.7%,長寬比下降10.3%)(圖2A和C)。此外,線粒體板層脊結(jié)構(gòu)紊亂,表明線粒體受到嚴(yán)重破壞(圖2A)。然而,在患者1的皮膚病變中未發(fā)現(xiàn)明顯的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異常(圖EV2a,上圖),這表明線粒體異常不是由全細(xì)胞疾病引起的。

已有研究表明S1P對于溶酶體的生物發(fā)生是必不可少的,并且在患者中也發(fā)現(xiàn)異常的溶酶體(圖EV2A,下圖)。在患者的皮膚損傷中觀察到脂質(zhì)沉積被證明為細(xì)胞質(zhì)脂滴增加(圖EV2A,下圖)。相應(yīng)地,我們還觀察到在HaCaT細(xì)胞(一種永生化的人類角質(zhì)形成細(xì)胞系)中MBTPS1基因敲除(MBTPS1-KO),膽固醇酯和甘油三酯顯著增加,但與膽固醇和脂肪酸代謝有關(guān)的游離脂肪酸和二甘油沒有顯著變化(圖EV2B)。

為了研究線粒體異常是否由S1P缺乏引起,作者構(gòu)建了MBTPS1-cKO(皮膚特異敲除)小鼠,在出生后第一天的皮膚活檢中發(fā)現(xiàn)了銀屑病樣血管周炎(圖EV2C)、脂肪堆積(圖EV2D)和線粒體異常(圖2B和圖2E),其中包括線粒體數(shù)量增加(增加180.0%)和形態(tài)異常(長度增加88.8%,長寬比減少14.9%)。此外,在MBTPS1-cKO小鼠中觀察到線粒體在溶酶體中的包裹,這是線粒體自噬的一個重要標(biāo)志(圖EV2E)。

■?■?■?■?■

圖EV1:S1P功能障礙損害線粒體轉(zhuǎn)運,導(dǎo)致線粒體異常

■?■?■?■?■

圖EV2:S1P功能障礙導(dǎo)致脂質(zhì)代謝和溶酶體異常

3.S1P與ETFA和ETFB蛋白形成三聚體復(fù)合體

電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白(ETF)由ETFA和ETFB兩個不同的亞基組成,是線粒體電子傳遞鏈中僅次于復(fù)合體I和復(fù)合體II的第三大電子供給者,ETF的功能是一個中樞,它從至少14個脫氫酶中獲取電子,并將它們送入線粒體呼吸鏈,ETFA或ETFB基因突變會引起代謝紊亂,如多發(fā)性酰輔酶A脫氫酶缺乏癥(MADD)。

核黃素缺乏會導(dǎo)致白內(nèi)障、畏光、口炎、角化過度和發(fā)育遲緩,這些癥狀與我們在患者中觀察到的癥狀類似,蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)表明ETF可能在S1P相關(guān)的線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮核心作用,隨后的Co-IP進(jìn)一步證明了S1P與HaCaT細(xì)胞中ETFA/ETFB復(fù)合體之間的穩(wěn)定關(guān)聯(lián)(圖3B,3C),然后通過谷胱甘肽-S轉(zhuǎn)移酶(GST)下拉試驗證實S1P與ETFA/ETFB之間的直接相互作用(圖3D)。共聚焦免疫熒光進(jìn)一步證明S1P與ETFA/ETFB共定位于HaCaT細(xì)胞(圖3e)?;诘鞍踪|(zhì)數(shù)據(jù)庫中的X射線晶體結(jié)構(gòu),生成了計算三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型。這些氨基酸形成的“發(fā)夾”結(jié)構(gòu)將FAD包裹在復(fù)合體中(圖3F)。綜上所述,這些結(jié)果表明S1P與ETFA/ETFB形成了三聚體絡(luò)合物。

■?■?■?■?■

圖3:S1P與電子轉(zhuǎn)移黃素蛋白(ETF)A和ETFB蛋白形成三價絡(luò)合物

4.MBTPS1的功能障礙損害影響ETF穩(wěn)定性

患者1皮膚活檢組織中ETFA和ETFB的蛋白水平降低(圖4A和B),但ETFA和ETFB的mRNA表達(dá)沒有顯著變化(圖4B)。在MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞(圖EV4A和B)和MBTPS1-cKO小鼠(圖4C和D,以及EV4C和D)中,ETFA和ETFB的蛋白水平也觀察到類似的下降。

MBTPS1基因敲除不影響ETF的mRNA水平(圖EV4E),但誘導(dǎo)HaCaT細(xì)胞ETF蛋白的快速降解,表明S1P可能維持ETF的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性(圖4E)。與野生型S1P相比,突變體S1P(p.Val355Gly和p.Ter1053Arg)與ETFA和ETFB的結(jié)合較少,這表明MBTPS1突變體失去了與ETF形成三聚體復(fù)合物的能力(圖4F)。已有研究證明ETFA和ETFB之間的聯(lián)系通過FAD介導(dǎo)的黃素化作用(在ETF形成復(fù)合體后將FAD輔助因子納入ETF)來防止它們的降解并維持它們的穩(wěn)定性,作者發(fā)現(xiàn)野生型S1P而不是突變體S1P(p.Val355Gly和p.Ter1053Arg)增加了ETFA與ETFB的結(jié)合,這表明S1P增強(qiáng)了ETF的構(gòu)象穩(wěn)定性(圖4G)。在野生型S1P存在下,420和460nm峰顯著增強(qiáng)(圖4H)。綜上所述,這些結(jié)果表明,野生型S1P而不是變異型S1P促進(jìn)了ETFA/ETFB的結(jié)合和隨后的ETF黃素化,從而維持了ETF的穩(wěn)定性。

■?■?■?■?■

圖4:S1P功能障礙損害ETF的黃化和穩(wěn)定性

5.S1P的丟失損害了線粒體的呼吸,增加了糖酵解能力

氧消耗速率(OCR)的測量顯示,與對照細(xì)胞相比,MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞的線粒體呼吸減少,基礎(chǔ)呼吸減少38.3%,最大呼吸能力減少53.1%,OCR偶聯(lián)ATP產(chǎn)生減少47.6%(圖5A)。作者使用有針對性的靶向代謝組學(xué)來研究S1P如何影響能量代謝。S1P的喪失導(dǎo)致三羧酸(TCA)循環(huán)的兩個碳源顯著減少(乙酰-CoA減少到47.1%,L-谷氨酰胺減少到23.8%)(圖5B,小組1-2)。觀察到琥珀酸的濃度沒有顯著變化(圖5B,圖3),在三羧酸循環(huán)中觀察到適度的代謝中間體積累,如琥珀酸輔酶A(147.8%)(圖5B,圖4)、檸檬酸鹽(56.2%)、草酰乙酸酯(55.8%)和a-酮戊二酸(KG)(100.1%)。這些發(fā)現(xiàn)表明,S1P的丟失損害了線粒體呼吸和TCA循環(huán)活動。此外,還觀察到在MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞中,糖酵解代謝產(chǎn)物,如丙酮酸(增加205.3%)、L-乳酸(增加41.7%)(圖5B,圖5-6)、D-果糖1,6-二磷酸(增加50.7%)、二羥丙酮磷酸(DHAP)(增加2160.4%)和磷酸烯醇式丙酮酸(增加578.3%)(附錄S3B)。我們進(jìn)一步測量了胞外酸化率(ECAR),它主要代表糖酵解到乳酸的通量。我們觀察到MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞的ECAR與對照組相比增加(圖5C)。此外,在MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞中觀察到總ATP產(chǎn)量比對照細(xì)胞減少54.3%(圖5D),這表明細(xì)胞總能量代謝受損。線粒體代謝的破壞破壞了細(xì)胞內(nèi)線粒體的氧化還原動態(tài)平衡。作者還觀察到MBTPS1-KOHaCaT細(xì)胞線粒體超氧化物歧化酶的產(chǎn)生增加了79.2%(圖5e)。

綜上所述,這些結(jié)果表明,S1P的功能異常造成了代謝轉(zhuǎn)換,其特征是線粒體呼吸減少(例如,TCA循環(huán)活性和FAO活性),糖酵解增加,丙酮酸從為TCA循環(huán)提供燃料(較少轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A)轉(zhuǎn)向糖酵解(更多轉(zhuǎn)化為乳酸)(如圖5F所示)。

■?■?■?■?■

圖5:S1P功能障礙損害細(xì)胞OXPHOS并增加糖酵解

6.核黃素治療通過恢復(fù)ETF穩(wěn)定性來挽救氧化磷酸化(OXPHOS)缺陷

由于MBTPS1變異體損害ETF的穩(wěn)定性,作者嘗試用核黃素治療逆轉(zhuǎn)MBTPS1功能異常引起的線粒體異常,治療CAOP綜合征。正如預(yù)期的那樣,S1P缺乏引起的ETFA和ETFB的下降可被核黃素以濃度依賴的方式逆轉(zhuǎn)(圖6A),而線粒體呼吸和細(xì)胞ATP產(chǎn)量的下降可被核黃素恢復(fù)(圖6B和C),此外,過表達(dá)ETFA/ETFB也能恢復(fù)S1P缺乏導(dǎo)致的線粒體呼吸和細(xì)胞ATP生成的下降(圖6B和C)。

患者1從14歲開始口服核黃素,每天3.4-10毫克,他對這種治療表現(xiàn)出良好的反應(yīng)?;颊唛_始治療后隨訪3年,嚴(yán)重的炎性病變明顯減輕,包括口腔炎、銀屑病樣病變、甲溝炎和唇炎,畏光和舌裂略有改善,指甲營養(yǎng)不良、脫發(fā)、毛囊角化或魚鱗病樣皮膚病變無變化(圖6D)。這些數(shù)據(jù)強(qiáng)烈提示,MBTPS1變異誘導(dǎo)的ETF降解和線粒體異??梢餋AOP綜合征的嚴(yán)重炎性損害。

■?■?■?■?■

圖6:核黃素治療通過恢復(fù)ETF的穩(wěn)定性來挽救OXPHOS缺陷

(1)CAOP綜合征是由線粒體膜結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子多肽酶/位點1蛋白酶(MBTPS1,S1P)的常染色體隱性缺陷引起的;

(2)S1P可以作為一種新的線粒體蛋白,與ETFA和ETFB形成三聚體復(fù)合體,以增強(qiáng)ETF的黃素化,并保持其穩(wěn)定性;

(3)患者S1P變異使ETFA/ETFB不穩(wěn)定,損害線粒體呼吸,降低脂肪酸β-氧化活性,并將線粒體氧化磷酸化(OXPHOS)轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒猓?/p>

(4)補充核黃素可顯著改善患者1的線粒體功能障礙和炎癥損害,恢復(fù)ETFA/ETFB的穩(wěn)定性。

本文采用了全譜代謝組+能量代謝的檢測分析方法。

全譜代謝組,即采用廣泛靶向?qū)@夹g(shù),一次性針對樣本中6500余種代謝物進(jìn)行穩(wěn)定檢測,全面覆蓋氨基酸、有機(jī)酸、核酸、碳水化合物、甾醇脂、脂肪酰、鞘脂、甘油脂、甘油磷脂、輔酶及維生素等多個類別,能夠挖掘更豐富、更精準(zhǔn)、更有效的代謝組學(xué)數(shù)據(jù),助力科研新發(fā)現(xiàn)。

能量代謝又稱為中心碳代謝(centralcarbonmetabolism,CCM),維持著生命體最基本的生命活動。能量代謝主要是葡萄糖的無氧酵解和有氧呼吸生成ATP產(chǎn)生能量的過程,也包括氨基酸、脂質(zhì)等物質(zhì)分解產(chǎn)生底物進(jìn)入三羧酸循環(huán)參與代謝的過程。主要有糖酵解途徑、三羧酸途徑、磷酸戊糖途徑和氨基酸轉(zhuǎn)氨作用。

技術(shù)優(yōu)勢

全譜代謝組技術(shù)特色:

1.全面覆蓋不同性質(zhì)代謝物,穩(wěn)定檢出1500+,相當(dāng)普通非靶4倍數(shù)據(jù)量;

2.靶向人類疾病生理重要功能代謝物6000+,排除外源干擾;

3.廣泛靶向創(chuàng)新專利技術(shù),MRM定量黃金標(biāo)準(zhǔn),提供穩(wěn)定可靠數(shù)據(jù);

4.1對1專業(yè)售前售后服務(wù),從實驗設(shè)計到數(shù)據(jù)解讀,解決后顧之憂

能量代謝技術(shù)特點:

1.定性準(zhǔn)確:每一種代謝物都經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)品開發(fā),定性準(zhǔn)確

2.高靈敏:采用超高靈敏度ABSCIEX 6500+質(zhì)譜儀,檢測下限低至pg級

99%的代謝組學(xué)研究者都在閱讀下文:

●新品上線 | 邁維代謝攜手Bruker搭建業(yè)界領(lǐng)先的4D蛋白質(zhì)組學(xué)平臺

●項目文章 | 喜訊!nature發(fā)表江西農(nóng)大黃路生院士團(tuán)隊宿主基因影響腸道菌群成果

●項目文章丨IF=16.8!腫瘤治療新概念:細(xì)菌誘導(dǎo)療法新方向

●視頻實操SCI作圖課(14):KEGG分類柱形圖小工具

客服微信:metware888

咨詢電話:027-62433042

郵箱:support@metware.cn

網(wǎng)址:www.metware.cn

我就知道你“在看”

文章作者
推薦
關(guān)閉
河池市| 山东| 桐乡市| 高平市| 建湖县| 汉源县| 宁明县| 公主岭市| 安新县| 慈溪市| 胶南市| 深水埗区| 岱山县| 千阳县| 闻喜县| 海口市| 丹巴县| 邵阳县| 宾阳县| 阿图什市| 龙里县| 察哈| 天长市| 德清县| 巩义市| 五原县| 贡山| 元氏县| 济宁市| 漾濞| 茶陵县| 宁陵县| 时尚| 乌拉特中旗| 丁青县| 略阳县| 耒阳市| 镇康县| 富平县| 蒙阴县| 永嘉县|