《Experimental Cell Research》：Transketolase regulates endoplasmic reticulum stress independent of enzymatic activity in human retinal Müller cells
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Transketolase（TKT）核定位异常与酶活性降低相关，通过转录调控ERN1抑制内质网应激，此过程独立于其代谢功能。
陈颖颖|江飞鹏|傅彦彦|韩妮|杨嘉梅|吴欣然|毛腾霄|张梅霞
中国四川省成都市四川大学华西医院眼科及黄斑疾病实验室
摘要
已有研究表明转酮醇酶（TKT）在视网膜核中表达，但其代谢以外的功能尚不清楚。在本研究中，我们探讨了TKT在调节视网膜内质网（ER）应激中的作用。利用过表达VEGF的年龄相关性黄斑变性（AMD）小鼠模型，分析了TKT的表达和酶活性，发现其表达水平未发生变化，但酶活性显著降低。在健康视网膜中，TKT主要定位于内核层细胞核内；而在AMD小鼠模型的病变区域，其定位则移至细胞核外。ChIP-seq分析显示，TKT靶向的基因富集于与代谢、内质网蛋白处理和神经发生疾病相关的通路。其中，TKT直接结合到内质网到核信号通路1（ERN1）的启动子区域并抑制其表达，这一结果通过双荧光素酶报告基因实验得到验证。在人类Müller细胞中，TKT敲低会增加ERN1的水平并加剧内质网应激反应，而单独抑制酶活性对内质网应激无影响。这些发现表明，TKT通过独立于其酶活性的方式转录调控ERN1来缓解人类视网膜Müller细胞的内质网应激。
引言
年龄相关性黄斑变性（AMD）是一种常见的视网膜疾病，严重影响老年人的中心视力，是全球不可逆失明的主要原因（Guymer和Campbell，2023年）。AMD是多因素引起的，多种生物学和环境因素共同参与了其发病机制。近年来，细胞应激反应在AMD中的作用受到了广泛关注（Fleckenstein等人，2021年）。
内质网（ER）应激反应的激活是AMD病理生理学的关键方面（Chen等人，2023年）。内质网由核膜和周围内质网组成，后者包括平滑管状结构和粗糙片层（Schwarz和Blower，2016年）。内质网在蛋白质折叠、脂质合成和钙稳态中起着重要作用，如果这些过程受到干扰，内质网容易发生应激（Hetz和Saxena，2017年；Liu等人，2024年）。慢性内质网应激以及蛋白质聚集物的积累在神经退行性疾病中普遍存在（Oakes和Papa，2015年），这表明未折叠蛋白反应（UPR）被激活（Yuan等人，2024年）。这种反应的长期或过度激活会导致细胞功能障碍和凋亡，自上个世纪以来就被发现与视网膜疾病的进展有关（Allikmets等人，1997年；McLaughlin等人，2022年）。
转酮醇酶（TKT）参与戊糖磷酸途径（PPP）的非氧化阶段，通过连接PPP和糖酵解途径起作用（Hao等人，2022年）。最新证据表明，许多代谢酶（如甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、丙酮酸激酶肌肉同工酶2（PKM2）、乳酸脱氢酶A（LDHA））具有超出代谢功能的额外功能（称为“兼职功能”）（Boukouris等人，2016年；Pan等人，2021年）。TKT在癌细胞中常上调，因其非代谢功能而受到关注。最近的研究表明，TKT可通过与EGFR、MAPK3和聚（ADP核糖）聚合酶1（PARP1）等非代谢途径分子相互作用，参与调节应激反应和凋亡（Qin等人，2019年；Wang等人，2022年）。长期以来，人们认为PPP中的酶定位于内质网（Bublitz和Steavenson，1988年）。值得注意的是，已有报道指出转酮醇酶的酶活性存在于内质网膜上（Boren等人，2006年）。抑制转酮醇酶会在甲状腺癌细胞中诱导内质网应激（Liu等人，2020年），并且其与内质网应激反应蛋白GRP78的相互作用在结直肠癌中也有观察到（Li等人，2022年）。我们之前的研究表明，转酮醇酶的表达会影响视网膜中的IRE1α磷酸化（Chen等人，2022年），但尚不清楚这是由于代谢紊乱还是转酮醇酶的非代谢功能所致。
本研究旨在探讨转酮醇酶（TKT）是否在其经典代谢作用之外还调节视网膜的内质网应激。研究发现，核内的转酮醇酶可以调节视网膜中的基因表达，并且敲低转酮醇酶会加剧内质网应激，这种效应与其酶活性无关。
动物实验
所有动物均饲养在成都药物控制研究所的动物中心，光照周期为12小时/12小时。本研究中涉及动物的实验均符合《眼科和视觉研究用动物使用声明》的要求，并获得了成都药物控制研究所机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（协议编号D2024002）。双转基因小鼠tet-opsin-VEGF购自...
多西环素诱导的tet-opsin-VEGFA小鼠中，转酮醇酶活性降低且亚细胞定位异常
多西环素处理后，tet-opsin-VEGF小鼠出现血管渗漏、视网膜结构异常和水肿，这通过代表性的荧光素血管造影（FFA）和光学相干断层扫描（OCT）图像得到证实（图1A）。在病变视网膜中观察到典型的病理变化，包括感觉神经视网膜脱离、视网膜下腔红细胞积聚、视网膜层结构破坏以及疑似新生血管结构
讨论
在本研究中，我们在湿性AMD的小鼠模型中检测到TKT表达失调。通过ChIP-seq分析，我们确定了小鼠视网膜中直接被TKT结合的染色质区域，并探讨了VEGF过表达条件下TKT调控基因的差异。我们的发现表明，TKT在细胞过程中的调控作用超越了其经典的代谢功能，特别是在内质网应激通路中。
受到我们之前关于视网膜中TKT表达研究的启发...
结论
总之，我们的研究为TKT在AMD中的调控作用提供了新的见解，特别是其对内质网应激的影响。这些发现有助于更深入地理解转酮醇酶的非代谢功能及其在视网膜疾病中的作用。
作者贡献声明
张梅霞：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、概念构思。毛腾霄：撰写——审稿与编辑。江飞鹏：撰写——初稿、软件使用、实验设计、数据管理。陈颖颖：撰写——初稿、项目管理、方法学设计、实验设计、资金获取、数据管理、概念构思。韩妮：方法学设计、数据管理。傅彦彦：撰写——审稿与编辑、项目管理。吴欣然：
资金来源
本研究得到了四川大学教育基金会（资助编号23JZH038）和四川省自然科学基金青年项目（资助编号2025ZNSFSC1712）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务或个人利益关系。
