UFMylation调控核糖体解离保障人肝细胞分化与肝脏稳态的分子机制研究

这篇研究揭示了UFMylation（泛素样修饰）系统通过调控核糖体蛋白RPL26的翻译后修饰（PTM）在肝脏发育和稳态维持中的关键作用。研究团队利用人胚胎干细胞（hESC）衍生的肝样细胞（HLCs）和肝脏芽类器官模型，结合新型KGV肽抗体富集技术，发现CDK5RAP3介导的RPL26第132位赖氨酸（K132）UFMylation通过调控核糖体解离影响蛋白质质量控制（RQC）。通过构建Rpl26c.395A>G（p.K132R）突变小鼠模型，证实该修饰缺陷会加剧高脂饮食（HFD）诱导的肝脏脂肪变性，为治疗非酒精性脂肪肝病（NAFLD）提供了新靶点。

　　

UFMylation调控人肝细胞分化与肝脏稳态的机制

UFMylation在肝脏发育中的关键作用
研究团队首先利用hESC衍生的HLCs和肝脏芽类器官模型，系统解析了UFMylation系统在人类肝脏发育中的功能。免疫印迹分析显示，UBA5（E1）、UFC1（E2）、UFL1（E3）和CDK5RAP3（E3适配体）等UFMylation核心组分在肝细胞分化过程中呈现动态表达模式。通过CRISPR-Cas9技术构建的CDK5RAP3敲除模型显示，ALB-Venus报告基因表达显著降低，肝细胞标志物HNF4α、AFP和ALB的表达水平下降，且糖原储存、白蛋白分泌和脂代谢功能受损。移植实验进一步证实，CDK5RAP3缺陷的肝脏芽类器官血管化程度降低，肝索样结构发育异常。

新型KGV抗体技术的突破性应用
为解决肝脏UFMylation底物鉴定难题，研究团队创新性地开发了基于KGV肽抗体的富集策略。该技术利用UFM1C端保守的RVG序列特性，通过胰酶消化后特异性富集含KGV修饰的肽段。质谱分析在野生型小鼠肝脏中鉴定出RPL26、过氧化氢酶等4个重叠蛋白，其中RPL26的K134位点修饰强度最高。在CDK5RAP3肝脏特异性敲除（CKO）小鼠中，免疫印迹显示RPL26的双UFMylation（K132+K134）形式消失，而单UFMylation（K134）保留，证实CDK5RAP3特异性调控K132位点修饰。

RPL26 UFMylation的生理病理功能
通过构建Rpl26^c.395A>G（p.K132R）点突变小鼠模型，研究发现该突变导致显性遗传的UFMylation缺陷。虽然突变小鼠能正常存活，但12周龄时出现体重增加、肝脏重量/体重比降低等代谢异常。血清检测显示甘油三酯（TG）、胆固醇（CHO）和糖化血清蛋白（GSP）水平升高。单细胞RNA测序分析揭示，CDK5RAP3缺失导致成熟肝细胞中核糖体生物发生（RiBi）、肽合成过程和粗面内质网相关基因表达上调。

核糖体解离调控的分子机制
多核糖体图谱分析显示，CDK5RAP3缺失导致60S亚基积累和80S单核糖体减少。在RPL26-K132R突变肝脏中，高钾诱导的核糖体解离效率降低，多核糖体比例增加而40S/60S亚基减少。免疫印迹证实UFMylated RPL26主要分布在60S亚基和80S单核糖体组分中。嘌呤霉素掺入实验显示，K132R突变导致蛋白质翻译速率下降，表明UFMylation通过调控核糖体循环影响翻译效率。

治疗NAFLD的潜在应用
研究发现高脂饮食（HFD）喂养12周后，野生型小鼠肝脏RPL26 UFMylation水平下降，而茴香霉素（ANS）处理可特异性增强该修饰。体内实验证实，ANS处理能显著缓解HFD诱导的肝脏脂肪变性，降低TG积累，这种保护作用在RPL26-K132R突变小鼠中消失。机制上，ANS通过上调CDK