《Cellular and Molecular Life Sciences》：Tip60-HDAC8-SMURF2-mediated β-TrCP1 degradation is a key mechanism for hypoxia-induced cell death and tissue injury
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本研究揭示了缺氧诱导细胞死亡和组织损伤的新机制。研究人员发现，缺氧通过PHD2-Tip60-HDAC8-SMURF2信号轴促进β-TrCP1的降解，进而导致p53积累并引发细胞死亡。该研究为缺氧相关疾病（如缺血性损伤和癌症）的治疗提供了新的潜在靶点。
氧气是生命活动不可或缺的元素，当组织器官供氧不足时就会发生缺氧。缺氧不仅存在于多种生理过程中，更是癌症、脑缺血、心脏病、肝肾缺血等多种重大疾病的共同特征。长期以来，科学界对细胞适应缺氧机制的认识主要集中于缺氧诱导因子（HIFs）介导的经典通路。在正常氧条件下，脯氨酰羟化酶（PHDs）会对HIFs进行羟化修饰，使其被泛素连接酶pVHL识别并降解；而在缺氧时，HIFs得以稳定存在，启动一系列基因表达帮助细胞适应缺氧环境。
然而，这种转录调控机制是否就是细胞感知氧信号的唯一途径？特别是当缺氧程度加剧时，细胞为何会走向死亡？这些问题的答案仍不完整。近期发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上的研究为我们揭开了缺氧应答的新篇章。
为了深入探索缺氧诱导细胞死亡的机制，研究团队运用了多种关键技术方法：通过细胞培养和动物模型模拟缺氧环境；利用蛋白质印迹（Western blot）、免疫共沉淀（Co-IP）和体外结合实验分析蛋白质相互作用；采用基因敲低、过表达和点突变技术验证分子功能；通过蛋白稳定性检测和泛素化分析探索降解机制；并借助组织病理学分析和血清生化指标评估组织损伤程度。
缺氧促进β-TrCP1通过26S蛋白酶体途径降解，β-TrCP1缺失是缺氧诱导细胞死亡和组织损伤所必需的
研究人员发现，缺氧能够诱导多种细胞死亡方式，包括凋亡、坏死性凋亡和铁死亡。更重要的是，他们观察到β-TrCP1（β-转导蛋白重复序列包含E3泛素蛋白连接酶1）的蛋白水平在缺氧后显著下降，而这一过程不依赖于经典的HIFs通路。实验证明，β-TrCP1的降解是通过泛素-蛋白酶体途径实现的，且β-TrCP1的缺失对于缺氧诱导的细胞死亡和小鼠肝损伤至关重要。
缺氧诱导的β-TrCP1降解不依赖于HIFs和活性氧（ROS）
通过基因敲低和药物抑制实验，研究团队排除了HIFs和活性氧在β-TrCP1降解中的直接作用，表明存在一条独立于经典通路的新调控机制。
HDAC8介导的去乙酰化对缺氧诱导的β-TrCP1降解至关重要
乙酰化修饰是调控蛋白稳定性的重要机制。研究发现，缺氧会导致β-TrCP1乙酰化水平降低，而组蛋白去乙酰化酶8（HDAC8）被鉴定为负责这一过程的关键去乙酰化酶。HDAC8通过去除β-TrCP1的乙酰化修饰，促进其后续的泛素化降解。
Tip60是β-TrCP1的乙酰转移酶，缺氧损害Tip60介导的β-TrCP1乙酰化
另一方面，乙酰转移酶Tip60被发现在正常氧条件下负责维持β-TrCP1的乙酰化水平。有趣的是，Tip60本身的稳定性也受到氧信号调控——它会被PHD2脯氨酰羟化，羟化修饰有助于Tip60的稳定。缺氧时，Tip60的羟化水平下降，导致其降解，进而削弱了对β-TrCP1的乙酰化保护。
K96和K294是β-TrCP1的乙酰化位点，受Tip60和HDAC8调控，负责缺氧诱导的β-TrCP1降解
通过质谱分析和点突变实验，研究团队精确鉴定出K96和K294是β-TrCP1的关键乙酰化位点。这些位点的乙酰化状态直接影响了β-TrCP1与E3连接酶的相互作用和自身的稳定性。
SMURF2是缺氧诱导β-TrCP1降解的E3泛素连接酶
SMAD特异性E3泛素蛋白连接酶2（SMURF2）被确定为介导β-TrCP1泛素化降解的关键E3连接酶。研究发现，β-TrCP1的去乙酰化促进了其与SMURF2的结合，从而加速降解过程。
Tip60被PHD2脯氨酰羟化，脯氨酰羟化稳定Tip60
深入研究揭示，PHD2能够对Tip60进行脯氨酰羟化修饰，这种修饰在正常氧条件下稳定Tip60蛋白。缺氧则通过抑制PHD2活性，降低Tip60的羟化水平，导致其降解。这表明Tip60实际上充当了一个上游氧传感器，通过PHD2介导的羟化修饰将氧信号传递给下游的β-TrCP1。
Tip60-HDAC8-SMURF2-β-TrCP1降解调控轴通过稳定p53介导缺氧诱导的细胞死亡
最终，研究团队揭示了这条信号通路的生理意义：β-TrCP1作为E3连接酶，正常情况下促进p53的降解；缺氧时，β-TrCP1的降解导致p53积累，进而诱发细胞死亡。通过动物实验证实，干预该信号轴上的任何环节（如敲低HDAC8或过表达β-TrCP1），都能显著缓解缺氧引起的肝损伤。
这项研究不仅发现了一条全新的缺氧应答通路，更新了我们对细胞感知和响应氧信号机制的认识，更重要的是为治疗缺氧相关疾病提供了新的思路。针对PHD2-Tip60-HDAC8-SMURF2-β-TrCP1信号轴的关键节点进行干预，可能成为治疗缺血性损伤、炎症性疾病甚至癌症的新策略。未来，随着对这条通路更深入的研究，我们有望开发出更有效的治疗手段，对抗多种与缺氧相关的重大疾病。
