CLN3疾病中AKT介导的p27Kip1磷酸化下调与鞘磷脂合成转变的机制研究

为解决CLN3疾病缺乏有效治疗手段的问题，研究人员通过基因沉默和过表达模型，揭示了AKT/p27Kip1信号轴失调导致鞘脂代谢重编程的机制。研究发现CLN3缺陷通过下调AKT介导的p27Kip1 T198磷酸化，促进鞘磷脂（SM）合成增加，为这一致命性儿童神经退行性疾病提供了新的治疗靶点。

　　

CLN3疾病（又称巴顿病）是最常见的神经元蜡样脂褐质沉积症（NCLs），这种致命的儿童神经退行性疾病目前尚无有效治疗方法。患者表现为癫痫、运动认知能力下降、视网膜色素变性导致的失明，最终在20岁左右死亡。病理特征包括光感受器和神经元大量死亡，以及溶酶体内脂褐素样物质的积累。CLN3基因编码的跨膜蛋白CLN3p在多种亚细胞区室中发挥作用，其功能缺失突变导致疾病发生。先前研究表明，CLN3疾病与细胞凋亡增加、神经酰胺水平升高密切相关，但具体分子机制尚不清楚。

美国贝鲁特大学的研究团队在《IBRO Neuroscience Reports》发表论文，通过SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞模型和Cln3^Δex7/8基因敲入小鼠，系统研究了CLN3缺陷对AKT信号通路及其下游靶点p27^Kip1的影响。研究采用基因表达谱芯片分析、Western blot验证、实时定量PCR、磷酸化蛋白检测、薄层色谱和质谱分析等技术方法。18周龄Cln3^Δex7/8小鼠脑组织被用于验证细胞实验结果。

在"CLN3缺陷促进AKT通路下调"部分，研究发现CLN3敲除显著降低AKT mRNA和蛋白水平，而其过表达则增加AKT蛋白。小鼠脑组织实验证实了这一现象，同时发现AKT上游抑制因子PTEN表达增加。"CLN3缺陷降低AKT在T308和S473位点的磷酸化"部分显示，磷酸化蛋白检测发现AKT这两个关键位点的磷酸化水平显著降低，而MAPK通路成员不受影响。"CLN3缺陷减少AKT依赖性p27^Kip1磷酸化"部分证实，CLN3缺陷导致AKT底物蛋白总体磷酸化水平下降，特别是p27^Kip1 T198位点磷酸化减少，这可能影响其亚细胞定位和功能。

转录组分析部分发现112个差异表达基因，其中96个下调。KEGG通路富集显示p53、PPAR和PI3K-AKT信号通路显著改变。值得注意的是，参与鞘脂代谢的基因表达发生显著变化：葡萄糖神经酰胺合成酶（GCS）基因UGCG下调，而鞘磷脂合成酶2（SGMS2）基因上调。酶活性检测和脂质组学分析证实，CLN3缺陷细胞中GCS活性降低，而SMS活性增加，导致葡萄糖神经酰胺（GlcCer）和半乳糖神经酰胺（GalCer）减少，神经酰胺（Cer）和鞘磷脂（SM）增加。

讨论部分指出，AKT/p27^Kip1信号轴失调可能是CLN3疾病神经退行性变的关键机制。有趣的是，在44周龄Cln3^Δex7/8小鼠中观察到AKT活性和p27^Kip1磷酸化的代偿性增加，提示疾病进程中存在动态调节。研究首次揭示CLN3缺陷导致鞘脂代谢向SM合成转变，这可能是细胞对GalCer脂质筏缺陷的适应性反应。通过增加SM合成，细胞可能试图稳定膜微结构域，维持AKT等关键信号通路的活性。

该研究为理解CLN3疾病的发病机制提供了新视角，AKT/p27^Kip1信号轴和鞘脂代谢重编程可能成为潜在治疗靶点。鉴于基因治疗在CLN3疾病中的局限性，针对这些通路的小分子调节剂开发具有重要临床意义。