RNA结合蛋白PCBP1与PCBP2协同调控胰腺β细胞翻译稳态的机制研究及其在糖尿病中的意义

推荐：本研究针对β细胞翻译调控机制不清的问题，通过构建β细胞特异性敲除Pcbp1/2的小鼠模型，结合单细胞RNA测序和分子互作分析，揭示PCBP1/2通过结合并稳定翻译起始因子mRNAs（如Eif1）维持全局翻译速率，其缺失导致β细胞凋亡和严重糖尿病。该发现为理解糖尿病β细胞衰竭提供了新视角。

　　

胰腺β细胞是维持机体血糖平衡的关键细胞，其功能依赖于精确的基因表达调控网络。尽管转录调控研究已取得进展，但翻译水平的调控机制仍知之甚少。RNA结合蛋白（RBPs）作为翻译调控的核心因子，在β细胞中的功能网络尚未阐明。尤其值得注意的是，多聚胞嘧啶结合蛋白家族成员PCBP1和PCBP2具有高度同源性，但其在β细胞中的协同作用机制及其与糖尿病的关系仍是未解之谜。

美国宾夕法尼亚大学的研究团队在《Molecular Metabolism》发表的研究，通过构建β细胞特异性双敲除小鼠模型，结合单细胞转录组学和分子生物学技术，首次揭示PCBP1/2通过调控翻译机器基因程序维持β细胞存活和血糖稳态的分子机制。研究发现，单独敲除Pcbp1可通过PCBP2代偿维持血糖正常，而双敲除则引发严重糖尿病伴β细胞凋亡。单细胞测序显示PCBP1/2共缺失导致核糖体和翻译起始因子mRNAs（如Eif1、Eif5a）显著下调，机制上证实二者通过结合3'UTR的polyC motif稳定靶标mRNAs。进一步的蛋白质合成监测实验揭示PCBP1/2对维持全局翻译速率具有非冗余作用，为糖尿病β细胞衰竭提供了新的治疗靶点。

关键技术包括：1）β细胞特异性Cre-loxP系统构建Pcbp1/2双敲除小鼠模型；2）单细胞RNA测序分析胰岛β细胞转录组；3）RNA免疫沉淀（RIP）验证PCBP-mRNA相互作用；4）放线菌素D处理测定mRNA半衰期；5）嘌呤霉素标记法监测全局翻译效率。

研究结果部分：
3.1节显示单独敲除Pcbp1的小鼠（Pcbp1^βKO
）血糖正常，但胰岛PCBP2表达上调1.8倍，提示代偿机制存在。
3.2节发现Pcbp1/2双敲除（Pcbp1/2^βKO
）引发进行性糖尿病，β细胞质量减少60%，伴随凋亡标志物TUNEL⁺
细胞增加8倍。
3.3节通过单细胞测序鉴定出349个差异基因，其中330个下调基因富集于翻译相关通路，且与人类T2D胰岛数据集显著重叠。
3.4节MEME分析发现8nt polyC motif，RIP证实PCBP1/2直接结合Eif1等mRNAs的3'UTR，敲除后Eif1半衰期从8h缩短至6h。
3.5节CRISPR敲除实验显示PCBP1/2缺失使全局翻译效率降低50%，而单独回救任一同源体均不能完全恢复翻译功能。

讨论部分强调，该研究首次阐明PCBP1/2通过"转录后调节-翻译调控-细胞存活"轴维持β细胞功能的新机制。其调控的翻译机器基因程序与人类糖尿病β细胞衰竭特征高度吻合，提示PCBP网络可能是糖尿病治疗的潜在靶标。值得注意的是，PCBP1/2在翻译调控中表现出非冗余性，但在抗凋亡功能上存在重叠，这种功能特异性为理解RBP家族的功能进化提供了新视角。研究还提出PCBP2的代偿上调可能是β细胞应对应激的适应性反应，这种调控模式为开发针对RBP网络的糖尿病干预策略奠定了理论基础。