cTAGE5/MEA6通过调控LBR定位维持核膜完整性并延缓衰老的分子机制研究

这篇研究揭示了内质网蛋白cTAGE5/MEA6通过结合核膜蛋白LBR（lamin B receptor），调控其从内质网向核膜转运的关键作用。cTAGE5缺失导致LBR滞留于内质网并降解，引发核膜异常、基因组不稳定和细胞衰老（通过P53/P21通路激活），最终造成小鼠胚胎致死和成年个体早衰。该研究为核膜稳态维持和衰老干预提供了新靶点。

　　

cTAGE5/MEA6调控LBR定位维持核膜完整性并延缓衰老

1 引言

cTAGE5（又称MEA6）作为COPII复合体组装的关键调控因子，此前已知其在内质网出口位点（ERES）介导胶原等大分子分泌。然而，该研究首次发现cTAGE5还广泛分布于内质网管状结构和片层结构，尤其在细胞有丝分裂期ERES解聚时，cTAGE5完全转位至内质网。这种动态分布暗示其可能具有ERES之外的新功能。

核膜作为细胞核的物理屏障，其完整性依赖核纤层蛋白和核膜蛋白（如LBR）的协同作用。LBR合成于内质网，需跨膜转运至内核膜，但其具体调控机制尚未阐明。研究者发现cTAGE5与LBR存在显著共定位，由此提出科学假设：cTAGE5可能通过调控LBR的时空分布参与核膜稳态维持。

2 结果

2.1 cTAGE5敲除导致胚胎致死与细胞衰老

条件性敲除cTAGE5的小鼠胚胎在E8.5-E9.5期间全部死亡，表现为发育停滞和萎缩。原代培养的敲除MEF细胞呈现典型衰老特征：65%细胞出现核膜异常（微核、膜泡和破裂），伴随核纤层蛋白Lamin B1表达下降。透射电镜直接观察到核膜扩张和结构紊乱。

2.2 P53/P21衰老通路激活

蛋白质组分析显示，敲除细胞中P53/P21通路显著上调，而P16未见变化。免疫荧光证实γ-H2AX（DNA损伤标记）信号增强，异染色质标记H3K9me3和HP1α丢失，β-半乳糖苷酶阳性细胞增加50%。值得注意的是，内质网应激标志物Bip/Chop未激活，提示衰老表型独立于ER应激。

2.3 LBR被鉴定为cTAGE5相互作用蛋白

通过CRISPR/Cas9构建cTAGE5-EGFP敲入细胞系，免疫共沉淀联合质谱（IP-MS）筛选出LBR等核膜相关蛋白。结构域映射实验揭示：cTAGE5通过其N端560aa（含卷曲螺旋域）与LBR的N端222aa直接结合。这种相互作用依赖于cTAGE5的跨膜域，提示其在内质网锚定LBR的关键作用。

2.4 cTAGE5调控LBR的定位与稳定性

敲除细胞中，LBR从核膜异常滞留于内质网（与Bip共定位），且蛋白半衰期缩短60%。活细胞成像显示：在细胞周期进程中，cTAGE5与LBR在有丝分裂期共定位于内质网，而在末期LBR选择性富集至新生核膜。回补实验证实，仅表达cTAGE5全长或N560片段可恢复LBR核膜定位，使异常核形态比例从65%降至30%。

2.5 成年小鼠早衰模型验证

诱导性敲除成年小鼠4周后出现典型早衰表型：毛发灰白、运动能力下降（旋转棒测试时间缩短80%），2个月内全部死亡。组织分析显示大脑皮层Lamin B1减少50%，P21表达增加3倍，β-半乳糖苷酶阳性区域扩大。肌肉组织出现中央核现象，肝脏纤维化面积增加，符合多器官衰老特征。

3 讨论

该研究突破性地揭示了cTAGE5的双重功能：既作为COPII运输调控因子，又通过"内质网-核膜轴"维持LBR稳态。LBR的N端结构域同时结合核纤层蛋白和cTAGE5，形成核膜组装的质量控制枢纽。这种机制的破坏导致核膜缺陷-基因组不稳定-衰老的级联反应，为理解早衰综合征（如Pelger-Hu?t异常）提供了新视角。

4 结论

cTAGE5/LBR互作模块是维持核膜完整性的关键开关，其功能障碍直接引发细胞衰老和机体早衰。该发现不仅拓展了内质网蛋白的非经典功能认知，更为衰老相关疾病的干预提供了潜在靶点。