線粒體對(duì)肝臟脂質(zhì)代謝調(diào)控至關(guān)重要，既介導(dǎo)脂肪酸氧化，同時(shí)又是脂質(zhì)生物合成的關(guān)鍵前體“供給中心”，當(dāng)線粒體脂肪酸氧化與脂質(zhì)合成前體供應(yīng)失調(diào)，則會(huì)導(dǎo)致 代謝功能障礙相關(guān)脂肪變性肝?。∕etabolic dysfunction-associated steatotic liver disease, MASLD） 的發(fā)生。值得注意的是，線粒體在肝臟脂質(zhì)生物合成中的作用尚不明確，靶向線粒體的機(jī)制探究將為臨床MASLD的治療提供新思路。

近日，天津醫(yī)科大學(xué) 王玲娣、朱路教授 團(tuán)隊(duì)與 孫龍昊主任、常永生教授 合作在JCI insight期刊發(fā)表一項(xiàng)題為 Mitochondrial retrograde signal through GCN5L1 transition mediated PPAR γ stabilization promotes MASLD development 的研究工作。該研究成果揭示了脂質(zhì)過(guò)載期間一種調(diào)控關(guān)鍵脂質(zhì)合成轉(zhuǎn)錄因子的線粒體逆向信號(hào)通路，闡明了線粒體在肝臟脂質(zhì)合成中未被認(rèn)識(shí)的新功能。

前期研究發(fā)現(xiàn)線粒體乙?；{(diào)控因子GCN5L1能夠特異性調(diào)控線粒體蛋白乙?；?，從而通過(guò)調(diào)控線粒體代謝、線粒體結(jié)構(gòu)及下游信號(hào)傳導(dǎo)通路發(fā)揮功能，進(jìn)而參與代謝性疾病的發(fā)病過(guò)程調(diào)控。近期研究者詳細(xì)闡述了GCN5L1通過(guò)調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體接觸點(diǎn)MAMs結(jié)構(gòu)中的鈣流復(fù)合物IP3R1-GRP75-VDAC成員GRP75的乙?；M(jìn)而影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與線粒體之間的鈣流穩(wěn)態(tài)，從而影響肝臟的胰島素敏感性以及機(jī)體的糖代謝穩(wěn)態(tài)（Adv. Sci. 2025）?；诖?，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步聚焦GCN5L1參與的線粒體穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)在肝臟脂質(zhì)代謝中的作用并深入探究了其中的分子機(jī)制。

本研究首先評(píng)估了MASLD患者、高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠模型以及棕櫚酸/油酸（ palmitic acid / oleic acid, PA/OA）誘導(dǎo)的細(xì)胞模型中線粒體乙酰化調(diào)控因子GCN5L1的轉(zhuǎn)錄水平和蛋白質(zhì)水平。研究發(fā)現(xiàn)，MASLD模型中GCN5L1表達(dá)顯著上調(diào)。值得注意的是，內(nèi)源性和外源性的GCN5L1均發(fā)生明顯的亞細(xì)胞定位改變。免疫印跡結(jié)果顯示線粒體中的GCN5L1顯著減少，胞質(zhì)中的GCN5L1顯著增多(圖A)，同時(shí)伴有AAV-GCN5L1-myc小鼠在高脂飲食狀態(tài)下肝脂增多。這些結(jié)果提示MASLD期間，胞質(zhì)GCN5L1的積累與脂質(zhì)沉積密切相關(guān)。

圖A MASLD患者、高脂飲食小鼠和PA/OA誘導(dǎo)細(xì)胞模型中GCN5L1的亞細(xì)胞定位

為了闡明胞質(zhì)GCN5L1的功能，研究者利用肝細(xì)胞GCN5L1特異性敲除 (LKO) 小鼠進(jìn)行探究。發(fā)現(xiàn)在高脂飲食誘導(dǎo)的MASLD小鼠模型中，GCN5L1 LKO小鼠相較于對(duì)照小鼠肝脂肪變性程度降低，肝脂蓄積減少。綜合前面的結(jié)果，研究者大膽假設(shè)高脂飲食狀態(tài)下，線粒體GCN5L1可能通過(guò)轉(zhuǎn)位到細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮信號(hào)調(diào)控作用來(lái)恢復(fù)肝脂積累。于是向6周齡的GCN5L1 LKO小鼠尾靜脈注射AAV-GCN5L1-myc。注射兩周后，小鼠接受高脂飲食16周，免疫印跡證實(shí)了高脂喂養(yǎng)的LKO小鼠肝臟中GCN5L1-myc積聚在細(xì)胞質(zhì)并顯著恢復(fù)LKO小鼠的肝脂積累。這些結(jié)果表明，GCN5L1在細(xì)胞質(zhì)中的定位對(duì)于高脂飲食誘導(dǎo)的肝臟脂肪變性至關(guān)重要。

隨后研究者通過(guò)口服脂耐量、代謝籠等實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步明確胞質(zhì)GCN5L1是通過(guò)調(diào)控脂質(zhì)從頭合成來(lái)影響肝脂。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析揭示PPAR γ 是GCN5L1調(diào)控肝脂代謝的關(guān)鍵靶點(diǎn)。結(jié)果顯示PPAR γ 在LKO小鼠肝臟中的RNA水平?jīng)]有差異，但是蛋白水平降低。于是研究者進(jìn)一步評(píng)估了PPAR γ 蛋白的穩(wěn)定性，結(jié)果表明內(nèi)源性和外源性的PPAR γ , 在GCN5L1 KO細(xì)胞中的降解速率明顯增加，同時(shí)檢測(cè)到泛素化水平顯著增加，加速了該蛋白通過(guò)蛋白酶體系統(tǒng)降解的速率。

由于乙酰化和泛素化可以競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合賴氨酸殘基進(jìn)行翻譯后修飾?；贕CN5L1已知的乙?；{(diào)控作用，研究者推測(cè) GCN5L1可能 通過(guò) 調(diào)節(jié)PPARγ 的 乙?；?，從而競(jìng)爭(zhēng)性抑制相同賴氨酸殘基上的泛素化 來(lái)調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性 。 結(jié)果證實(shí)在表達(dá)GCN5L1-myc細(xì)胞中， PPARγ乙?；?水平顯著增加。免疫共沉淀也驗(yàn)證了GCN5L1與 PPARγ 的相互作用位點(diǎn)主要集中在 PPARγ 的C和D結(jié)構(gòu)域。隨后研究者進(jìn)行了兩種組學(xué)的質(zhì)譜分析：1）通過(guò)GCN5L1 KO細(xì)胞和對(duì)照組進(jìn)行泛素化質(zhì)譜分析；2）通過(guò)PAOA刺激的GCN5L1-myc細(xì)胞和對(duì)照組進(jìn)行乙?；|(zhì)譜分析。質(zhì)譜結(jié)果最終篩選到位于 PPARγ D結(jié)構(gòu)域的K289位點(diǎn)(圖B)。我們將K289位點(diǎn)突變?yōu)榫彼?R)模擬去乙酰化，與預(yù)期相符的是K289位點(diǎn)突變的 PPARγ 在GCN5L1 KO細(xì)胞中的泛素化水平以及在表達(dá)GCN5L1-myc的細(xì)胞中乙?；骄@著降低。這些結(jié)果證明 PPARγ K289位點(diǎn)可以被泛素化和乙?；?jìng)爭(zhēng)性修飾。

圖B 泛素化/乙?；|(zhì)譜分析鑒定調(diào)控位點(diǎn)

隨后為了在小鼠體內(nèi)驗(yàn)證 PPARγ - K289位點(diǎn)不同修飾的生理功能，研究者利用AAV系統(tǒng)在小鼠肝臟中表達(dá)野生型 PPARγ 及其突變體。AAV病毒注射兩周后，分別對(duì)小鼠進(jìn)行4周的正常飲食和高脂飲食。結(jié)果表明正常飲食狀態(tài)下， PPARγ 野生型表達(dá)能提高小鼠的肝脂水平，說(shuō)明 PPARγ 表達(dá)量的增加會(huì)促進(jìn)肝臟脂肪合成和積累。然而，高脂飲食的刺激會(huì)進(jìn)一步加劇肝脂積累，這一現(xiàn)象在表達(dá) PPARγ -K289R突變體的小鼠中更為明顯。結(jié)果顯示該表型與 PPARγ -K289R蛋白水平升高相關(guān)，且觀察到其泛素化水平明顯降低。以上結(jié)果均證實(shí) PPARγ -K289位點(diǎn)的乙?；瘜?duì)其蛋白穩(wěn)定性至關(guān)重要，并在促進(jìn)肝脂積累中發(fā)揮重要作用，其對(duì)于肝脂代謝的調(diào)節(jié)作用尤其在高脂飲食條件下更為顯著。

綜上， 該研究發(fā)現(xiàn)并闡明了影響脂質(zhì)代謝關(guān)鍵因子PPAR γ 蛋白穩(wěn)定性的重要修飾位點(diǎn)和新的調(diào)控通路，揭示了在MASLD進(jìn)展過(guò)程中線粒體的逆向信號(hào)調(diào)控肝臟脂質(zhì)從頭合成的新機(jī)制。脂質(zhì)過(guò)載情況下，GCN5L1發(fā)生線粒體向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位，胞質(zhì)GCN5L1結(jié)合PPAR γ ，并通過(guò)乙?；揎椘銴289位點(diǎn)來(lái)競(jìng)爭(zhēng)性抑制PPAR γ 在此位點(diǎn)的泛素化，從而保護(hù)PPAR γ 免受蛋白酶體介導(dǎo)的降解，增強(qiáng)了PPAR γ 的蛋白穩(wěn)定性進(jìn)而介導(dǎo)脂質(zhì)合成的增加。該研究為臨床MASLD治療以及藥物研發(fā)提供了新的潛在靶點(diǎn)和理論依據(jù)。

天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士研究生張嘉琪、王丹妮、唐奇奇為該論文的共同第一作者，天津醫(yī)科大學(xué)王玲娣教授（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）、朱路教授（朱憲彝紀(jì)念醫(yī)院/代謝病研究所）、孫龍昊主任（總醫(yī)院）、常永生教授（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/眼科醫(yī)院）為論文通訊作者。 天津醫(yī)科大學(xué)張鍇教授（基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）對(duì)本研究提供了重要的幫助和支持。

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41574605/

制版人：十一

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