EMP1通过抑制鞘脂代谢缓解内质网应激以维持造血干细胞功能

本研究揭示了上皮膜蛋白1(EMP1)在造血干细胞(HSC)稳态维持中的关键作用。研究人员发现EMP1通过结合神经酰胺合成酶2(CERS2)抑制二氢神经酰胺(dhCer)的产生，从而缓解内质网(ER)应激，保护HSC免受电离辐射(IR)损伤。该发现为造血系统疾病治疗和辐射防护提供了新靶点，相关成果发表于《Nature Communications》。

　　

造血干细胞(HSC)是维持终身造血功能的核心，其长期维持需要将内质网(ER)应激控制在低水平。然而，HSC如何精确调控ER应激的分子机制尚不清楚。更关键的是，电离辐射(IR)等外界压力会显著损伤HSC功能，但有效的保护策略仍待开发。重庆医科大学的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究，揭示了上皮膜蛋白1(EMP1)通过调控鞘脂代谢维持HSC功能的新机制。

研究人员首先证实抑制ER应激可显著改善HSC功能。通过RNA-seq和ATAC-seq分析发现，ER应激会诱导EMP1在HSC中高表达。基因敲除实验显示，Emp1缺失导致HSC静息状态丧失、凋亡增加，并损害其长期自我更新能力。机制研究发现，定位于ER的EMP1直接结合神经酰胺合成酶2(CERS2)，抑制其催化产生的二氢神经酰胺(dhCer)。当Emp1缺失时，dhCer异常积累引发蛋白聚集和ER应激，最终导致HSC功能缺陷。特别值得注意的是，Emp1过表达或CERS2抑制剂处理都能有效保护HSC免受IR损伤。

研究采用了多项关键技术：竞争性骨髓移植评估HSC重建能力；UHPLC-MS/MS脂质组学分析鞘脂代谢变化；免疫共沉淀结合质谱鉴定EMP1-CERS2相互作用；ProteoStat染色检测蛋白聚集水平；以及利用Tie2-Cre和Mx1-Cre条件性敲除小鼠模型。人类脐带血CD34⁺细胞的shRNA敲降实验进一步验证了EMP1在人类造血系统中的保守功能。

研究结果部分的重要发现包括：

1. "Suppression of ER stress contributes to the preservation of HSC potential"：使用azoramide抑制ER应激可显著提高HSC的体外维持能力和移植后重建效率。
2. "Alleviation of ER stress protects HSCs against radiation-induced injury"：IR处理导致HSC中蛋白聚集和ER应激标志物(p-IRE1、p-PERK)升高，而ER应激缓解剂处理可逆转这些损伤。
3. "Emp1 deficiency impairs HSC maintenance and self-renewal"：Emp1条件性敲除小鼠表现出HSC数量减少、细胞周期异常和凋亡增加，移植实验证实其自我更新能力受损。
4. "Loss of Emp1 results in the accumulation of dhCer in HSCs"：脂质组学分析发现Emp1缺失导致C22-C24 dhCer显著积累，外源添加dhCer(d18:0/24:1)可模拟Emp1缺失的表型。
5. "EMP1 binds CERS2 to restrict dhCer production"：分子对接和突变实验证实EMP1通过结合CERS2的TLC结构域抑制其活性，使用CERS抑制剂FB1可部分挽救Emp1缺失引起的缺陷。

这项研究首次阐明了EMP1-CERS2-dhCer轴在维持HSC稳态中的核心作用，不仅揭示了鞘脂代谢与ER应激调控的新联系，还为改善造血干细胞移植效率和防治辐射损伤提供了潜在靶点。特别值得注意的是，EMP1在多种白血病中高表达，该发现可能为理解白血病干细胞(LSC)的异常调控提供新视角。研究人员提出的"通过调节鞘脂代谢缓解ER应激"策略，也为其他干细胞相关疾病的干预提供了新思路。