应激颗粒通过恢复膜电位调控蛋白纳米颗粒诱导的渗透压失衡的分子机制研究

本研究揭示了应激颗粒(SGs)在调控蛋白纳米颗粒(PNs)诱导的渗透压失衡中的关键作用。研究人员通过结合荧光共振能量转移(FRET)技术和电生理学方法，发现SGs能够通过抑制炎症小体和细胞骨架解聚来稳定中间纤维张力、细胞内渗透压及Ca2+信号，从而恢复膜电位。该研究首次从生物物理角度阐明了SGs通过电化学-张力相互作用调控神经细胞功能的分子机制，为神经保护提供了新靶点。

　　

在神经退行性疾病和炎症反应中，细胞内渗透压失衡和膜电位异常是导致细胞损伤的关键因素。蛋白纳米颗粒(PNs)作为细胞骨架解聚和炎症小体激活的产物，能通过吸附游离阳离子改变膜电位，进而影响渗透压平衡。然而，应激颗粒(SGs)这一重要的细胞应激反应结构如何参与这一调控过程尚不清楚。南京中医药大学医学部生物化学与分子生物学系的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次揭示了SGs通过调控PNs维持电化学-张力平衡的分子机制。

研究采用FRET技术构建波形蛋白张力探针，结合膜片钳、液相色谱-质谱(LC-MS)等关键技术，通过炎症模型(U87细胞和脑切片)评估了SGs对渗透压的调控作用。

应激颗粒组装调控蛋白纳米颗粒相关渗透压和膜电位
通过FRET探针发现，SGs能显著降低H₂O₂和LPS共刺激导致的细胞张力升高。EWSR1突变体(EWSR1-G511A)抑制SG形成会加剧渗透压失衡，而TRIM21敲除则通过促进SG成熟加速渗透压恢复。电生理实验证实SG能稳定Ca²⁺、Cl^-和K⁺浓度，修复膜电位。

成熟应激颗粒促进渗透压恢复
时序实验显示H₂O₂刺激60分钟后SG完成成熟，此时细胞张力、渗透压等指标恢复正常。而EWSR1突变会阻碍这一恢复过程，证明SG成熟度直接影响渗透压调控效能。

细胞骨架解聚阻碍SG功能
微丝/微管解聚剂(Cyto B+Noc)处理导致大量PNs产生，使SG停滞在初级阶段(<600nm)。LC-MS鉴定出357种差异蛋白，主要富集于cAMP和钙信号通路，说明细胞骨架完整性对SG功能至关重要。

该研究创新性地提出"SGs-PNs-电化学张力"调控轴：SGs通过抑制NLRP3炎症小体和异常PNs生成，维持离子平衡和膜电位，从而抵御渗透压失衡导致的神经损伤。这一发现不仅拓展了对SG生物物理功能的认识，还为开发靶向SG的神经保护策略提供了理论依据。研究揭示的TRIM21/EWSR1调控机制，可能成为治疗脑水肿等渗透压相关疾病的新靶点。