NEDD4L通过促进LIPT2降解诱导线粒体功能障碍和神经退行性变：亨廷顿病治疗新靶点

（编辑推荐）本研究揭示E3泛素连接酶NEDD4L在亨廷顿病（HD）中通过泛素化降解线粒体脂酰转移酶2（LIPT2），破坏α-酮戊二酸脱氢酶E2亚基（α-KGDH E2）的脂酰化修饰，导致线粒体代谢紊乱。补充硫辛酸或过表达LIPT2可显著改善HD模型神经退行性变，为HD治疗提供全新代谢干预策略。

　　

NEDD4L在亨廷顿病中的致病机制

Significance

研究团队发现亨廷顿病（HD）患者来源的诱导多能干细胞（iPSCs）分化的纹状体类器官（hSOs）及YAC128小鼠模型中，E3泛素连接酶NEDD4L表达显著升高。通过质谱分析鉴定出线粒体脂酰转移酶2（LIPT2）是NEDD4L的作用靶点，其降解导致硫辛酸生物合成障碍和α-KGDH E2亚基脂酰化缺陷。该研究首次阐明NEDD4L-LIPT2-硫辛酸代谢轴在HD发病中的核心作用。

Abstract

线粒体蛋白稳态失衡是HD的重要特征。研究显示NEDD4L在HD-hSOs和HdhQ111细胞中特异性积累，过表达NEDD4L会诱发中棘神经元（MSNs）退化并导致运动功能障碍。机制上，NEDD4L通过WW结构域结合LIPT2，促进其泛素化及溶酶体降解，进而破坏线粒体呼吸链复合体功能。补充硫辛酸或过表达LIPT2可显著改善HD模型的神经病理表型。

NEDD4L在HD模型中的积累

蛋白质组学分析显示HD-hSOs中421种蛋白上调，其中NEDD4L是上调最显著的E3连接酶。免疫电镜证实NEDD4L可定位于线粒体，且在YAC128小鼠中呈现年龄依赖性积累。值得注意的是，具有催化活性的NEDD4L（而非其突变体NEDD4L-M）可显著增加PolyQ聚集体的形成，提示其酶活依赖性致病机制。

NEDD4L诱发神经退行性变

在野生型小鼠纹状体中过表达NEDD4L，导致DARPP-32⁺神经元数量减少46%，核碎裂增加2.3倍。旋转杆测试显示过表达组小鼠运动协调能力下降57%。而在HD-hSOs中敲低NEDD4L可恢复钙信号振幅（提升2.1倍），并显著改善MSNs的树突复杂性（Sholl分析交叉点增加38%）。

线粒体能量代谢障碍

NEDD4L过表达使线粒体DNA（mtDNA）拷贝数降低，特别是MT-CO2表达下降64%。海马分析仪检测显示HD-hSOs的基线耗氧率（OCR）降低42%，而NEDD4L敲除可恢复最大呼吸容量。免疫印迹证实NEDD4L特异性下调转录因子TFAM和PGC1α（分别减少51%和63%），这些蛋白对维持线粒体生物合成至关重要。

LIPT2降解的分子机制

GST pull-down和邻近连接实验（PLA）证实NEDD4L通过WW结构域结合LIPT2的196-231氨基酸区域。溶酶体抑制剂Bafilomycin A1（而非蛋白酶体抑制剂MG132）能阻断NEDD4L介导的LIPT2降解。值得注意的是，在HdhQ111细胞中，LIPT2的半衰期从9.3小时延长至15.6小时（NEDD4L敲除后），其泛素化水平降低72%。

硫辛酸代谢的治疗潜力

HD-hSOs中α-KGDH E2脂酰化水平降低58%，而PDH E2未受影响。给予硫辛酸处理后，MSNs的钙信号振幅恢复至对照组的89%，DARPP-32⁺神经元数量增加2.1倍。在YAC128小鼠中，AAV介导的LIPT2过表达使平衡木穿越时间缩短43%，旋转杆停留时间延长2.7倍。

讨论

该研究揭示了NEDD4L通过"泛素化-溶酶体"途径降解LIPT2的新机制，这种降解具有底物选择性——主要影响α-KGDH E2而非PDH E2的脂酰化。值得注意的是，虽然NEDD4L-M（酶活缺失突变体）仍保留部分致病性，提示其可能存在非经典功能。这些发现为开发针对HD代谢缺陷的精准治疗策略提供了理论依据。