非经典CoA生物合成途径的发现：谷胱甘肽混合二硫化物介导的(P)PanSH转运机制及其在疾病治疗中的潜力

研究人员针对CoA（辅酶A）非经典合成途径中(P)PanSH（泛酰乙胺/4′-磷酸泛酰乙胺）的跨膜转运机制这一科学难题，通过酵母遗传学、化学示踪和体内实验，首次揭示Opt1转运蛋白介导的谷胱甘肽混合二硫化物(P)PanSSG摄取途径，证明该途径可绕过经典CoA合成酶Cab1/2/3，为治疗PKAN（泛酸激酶相关神经退行性疾病）等CoA相关疾病提供新策略。

　　

辅酶A（CoA）作为生命体能量代谢的核心分子，其合成障碍会导致致命的神经或心脏疾病。尽管经典的泛酸（Pantothenate）依赖性合成途径已被研究70余年，但约5%的微生物缺乏该途径关键酶，暗示存在替代合成机制。其中，泛酰乙胺（PanSH）及其磷酸化形式PPanSH可作为CoA前体，但其跨膜转运机制长期未解，严重制约了相关疾病治疗的发展。

荷兰格罗宁根大学医学中心（University Medical Center Groningen）的Jouke Jan Wedman团队在《Journal of Biological Chemistry》发表的研究中，通过创新性地结合酵母遗传筛选、同位素标记LC-MS/MS和氧化还原调控实验，首次揭示了真核细胞中(P)PanSH的非经典转运机制。研究人员利用泛酸合成缺陷型酵母（ecm31Δ/pan6Δ）模型，发现谷胱甘肽（GSH）共补充可显著促进(P)PanSH摄取，质谱鉴定出关键中间体(P)PanSSG混合二硫化物。通过构建opt1Δ突变株和启动子替换系统（PGALL-FEN2/CAB1/2/3），证实寡肽转运蛋白Opt1特异性介导(P)PanSSG内流，且该途径可绕过泛酸激酶（Cab1/PANK）、磷酸泛酰半胱氨酸合成酶（Cab2/PPCS）等经典途径限速酶。更引人注目的是，全基因组测序发现cho2Δ等半胱氨酸代谢相关突变株在(P)PanSH培养基中具有生长优势，RNA-seq和代谢干预实验证明该现象源于绕过半胱氨酸需求的合成途径减轻了细胞代谢压力。

关键技术包括：1）酵母遗传筛选结合全基因组测序鉴定转运机制；2）稳定同位素标记PPanSH(D8)追踪CoA合成路径；3）氧化还原调控（H₂O₂/TCEP）验证二硫键形成必要性；4）二维薄层色谱（2D-TLC）分析膜脂组成；5）RNA测序解析cho2Δ突变株转录组特征。

研究结果部分：

1. 谷胱甘肽共补充促进ecm31Δ在(P)PanSH上的生长：发现仅当GSH与(P)PanSH预氧化72小时形成混合二硫化物时，才能恢复泛酸缺陷型酵母生长，LC-MS/MS检测到特征性m/z峰（图1E）。

2. Opt1依赖性转运机制：opt1Δ突变完全阻断(P)PanSSG摄取，且氧化型谷胱甘肽（GSSG）竞争性抑制该过程（图2B-D），而经典泛酸转运体Fen2不参与。

3. 绕过经典合成途径：PGALL-CAB1/2/3调控实验显示，PPanSH+GSH可绕过Cab1（PANK）功能，而PanSH+GSH需保留Cab1活性（图4B-E），同位素示踪证实PPanSH(D8)完整转化为CoA(D8)。

4. cho2Δ突变体的代谢优势：94%自发突变集中在甲基转移酶CHO2基因，转录组显示半胱氨酸代谢重编程，添加半胱氨酸或过表达OPI3均抑制(P)PanSH生长优势（图5-6）。

该研究不仅首次阐明真核细胞中(P)PanSH的分子转运机制，更开辟了治疗CoA相关疾病的新思路：通过设计GSH偶联前药靶向递送(P)PanSH，可绕过PKAN（PANK2缺陷）、PPCS/PPCDC缺陷等遗传病的致病环节。同时，发现半胱氨酸代谢与CoA合成的偶联关系为理解细胞硫平衡提供了新视角。研究建立的酵母模型和化学干预策略，为开发针对病原微生物（依赖(P)PanSH合成CoA）的选择性抑制剂奠定了理论基础。

（注：全文细节均源自原文，专业术语如PPanSH（4′-phosphopantetheine）、Opt1（oligopeptide transporter 1）等均按原文格式保留大小写和下标，实验数据引用具体图表结果。）