化学遗传筛选揭示 UBIAD1 从内质网(ER)到高尔基体转运的变构调节及其在 Schnyder 角膜营养不良中的意义

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  Schnyder 角膜营养不良(SCD)因 UBIAD1 突变导致胆固醇异常沉积。研究通过化学遗传筛选发现,化疗药物 Apatinib 可激活突变型 UBIAD1,恢复其高尔基体定位,解除对 HMGCR 的 ERAD 抑制,减少胆固醇合成。该成果为 SCD 及胆固醇相关疾病提供新方向。

  
Schnyder 角膜营养不良(SCD)是一种罕见常染色体显性遗传病,特征为胆固醇异常沉积导致角膜混浊。研究发现,SCD 相关突变发生在编码含 UbiA 异戊烯基转移酶结构域蛋白 - 1(UBIAD1)的基因中。UBIAD1 利用牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGpp)合成维生素 K2亚型甲萘醌 - 4(MK-4)。除酶促作用外,UBIAD1 还是内质网(ER)定位的 3 - 羟基 - 3 - 甲基戊二酰辅酶 A 还原酶(HMGCR)的关键调节因子,HMGCR 是甲羟戊酸途径中的限速酶,该途径生成胆固醇和非甾醇类异戊烯化合物(如 GGpp 和 MK-4)。固醇与 UBIAD1 结合可抑制固醇加速的 HMGCR 内质网相关降解(ERAD),从而在胆固醇充足条件下维持非甾醇异戊烯化合物的合成。GGpp 可解离 HMGCR-UBIAD1 复合物,触发 HMGCR 的最大程度 ERAD 以及 UBIAD1 从 ER 到高尔基体的转运。然而,SCD 相关的 UBIAD1 抵抗 GGpp 诱导的解离,滞留在 ER 中。UBIAD1 的 ER 滞留导致 HMGCR ERAD 抑制,促进胆固醇合成和积累。本研究利用化学遗传筛选鉴定出可恢复 SCD 相关 UBIAD1(N102S)高尔基体定位并解除 HMGCR ERAD 抑制的分子。发现化疗药物酪氨酸激酶抑制剂 Apatinib 可促进 N102S 和野生型 UBIAD1 的 ER 到高尔基体转运。该效应需要 GGpp 参与,但与 Apatinib 的酪氨酸激酶抑制作用无关。Apatinib 介导的 UBIAD1 高尔基体转运增强了 HMGCR 的 ERAD。光亲和标记研究表明,Apatinib 直接结合 UBIAD1,提示该药物通过变构激活 GGpp 诱导的 UBIAD1 从 ER 到高尔基体的转运。

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