UHRF1介导GRP78双重表观调控诱导内质网应激加重糖尿病肾病的新机制及靶向干预研究

推荐：本研究揭示了糖尿病肾病(DN)中肾小管上皮细胞(RTECs)损伤的新机制——高血糖通过下调UHRF1，解除其对分子伴侣GRP78启动子甲基化和蛋白泛素化的双重调控，导致GRP78核转位并激活内质网应激(ER stress)相关基因网络。团队通过多组学分析、CUT&Tag染色质图谱和虚拟筛选，发现酚苷类化合物Parishin可特异性抑制GRP78核转位，在db/db小鼠模型中展现肾脏保护作用，为DN治疗提供了新靶点。

　　

糖尿病肾病(DN)是糖尿病患者最常见的微血管并发症之一，约20%-40%的糖尿病患者会发展为DN，并最终导致终末期肾病(ESKD)。尽管已知内质网应激(ER stress)在DN进展中扮演关键角色，但肾小管上皮细胞(RTECs)中ER应激的具体调控机制仍不清楚。分子伴侣GRP78作为内质网稳态的核心调控因子，其异常表达与多种疾病相关，但在DN中GRP78的调控机制及其病理作用尚未完全阐明。

在这项发表于《Kidney Medicine》的研究中，Ruixiang Yang、Qing Hou等团队揭示了高血糖通过表观遗传调控导致GRP78异常激活的新机制。研究人员发现，高血糖条件下，表观调控因子UHRF1表达下调，解除其对GRP78的双重控制——既丧失对GRP78启动子甲基化的转录抑制，又减弱通过K48连接的多聚泛素化介导的蛋白降解。这种双重失调导致GRP78在细胞质中积累，进而通过与核转运蛋白Importin β1相互作用发生核转位。令人惊讶的是，核GRP78并非被动旁观者，而是直接结合并激活ER应激和凋亡相关基因(如ATF6、XBP1、RIPK1和CASP3)的启动子区域，形成恶性循环加剧RTECs损伤。

研究团队运用了多项关键技术：从DN患者和db/db小鼠肾脏组织分析、HK-2和NRK-52E细胞模型构建、转录组测序、CUT&Tag染色质分析、质谱互作蛋白鉴定到虚拟药物筛选。特别值得注意的是，通过高通量筛选发现的天然化合物Parishin能特异性阻断GRP78核转位，在动物实验中显著改善肾功能指标(BUN、CREA、UACR等)并减轻肾脏病理损伤，且不影响GRP78的正常分子伴侣功能，展现出独特治疗优势。

研究结果部分揭示了多个重要发现：

1. 1.

   高血糖诱导GRP78上调促进糖尿病肾病中的ER应激

   持续高糖培养的HK-2细胞显示ER应激通路显著激活，临床样本分析证实GRP78表达与DN严重程度正相关。功能实验表明GRP78过表达足以诱导ER应激和凋亡，而敲低则减轻这些效应。

2. 2.

   UHRF1通过启动子甲基化调控GRP78表达

   DNA下拉和质谱鉴定UHRF1为GRP78启动子结合蛋白。UHRF1通过其半甲基化CpG和H3K9me2/3结合域维持GRP78启动子甲基化状态，抑制其转录。DN患者和db/db小鼠均显示GRP78启动子低甲基化。

3. 3.

   UHRF1通过SBD结构域相互作用介导GRP78的K48连接泛素化

   UHRF1与GRP78的底物结合域(SBD)直接互作，促进K48特异性泛素化降解。突变实验证实该调控独立于其甲基化阅读器功能。

4. 4.

   UHRF1以GRP78依赖方式调节RTECs中的ER应激和凋亡

   DN患者RTECs中UHRF1表达与GRP78呈负相关。UHRF1过表达抑制而敲除增强ER应激，且这些效应可被GRP78敲除所逆转。

5. 5.

   GRP78积累驱动Importin β1依赖性核转位

   核GRP78在DN临床样本和模型中显著增加。机制上，GRP78通过保守的核定位信号(NLS)与Importin β1结合，药物抑制该互作可阻断核转位。

6. 6.

   核GRP78调控ER应激和凋亡通路相关转录程序

   CUT&Tag分析发现核GRP78直接结合ER应激/凋亡基因启动子。NLS突变体丧失转录激活能力，证实核定位的功能必要性。

7. 7.

   虚拟筛选鉴定Parishin为GRP78核转位抑制剂

   Parishin特异性结合GRP78 NLS，阻断其与Importin β1互作(KD=3.52μM)，在细胞和小鼠模型中均显示保护作用。

8. 8.

   Parishin通过抑制GRP78核转位缓解糖尿病肾病进展

   动物实验证实Parishin改善db/db小鼠肾功能和病理，降低CHOP等ER应激标志物，且不影响糖代谢。

这项研究的重要意义在于：首次阐明UHRF1-GRP78-核转位轴在DN中的核心作用，突破性地发现GRP78作为转录调控因子的新功能，并开发出能特异性阻断致病环节而不影响生理功能的小分子抑制剂。与传统GRP78抑制剂不同，Parishin的创新作用机制为DN治疗提供了新思路，其"精准干预病理环节，保留生理功能"的设计理念也可能适用于其他蛋白质定位异常相关疾病。研究不仅深化了对DN发病机制的理解，也为开发靶向核转位的治疗方法奠定了理论基础。