微管蛋白过度乙酰化通过ROS-PARP1轴驱动HMGB1核外排导致鱼藤酮诱导的G2/M期阻滞

本研究揭示了鱼藤酮通过诱导微管蛋白过度乙酰化，激活ROS-PARP1信号轴，促使HMGB1核外排并引发G2/M期阻滞的分子机制。研究人员发现抑制HMGB1核外排可缓解细胞周期阻滞，为神经退行性疾病中细胞周期异常提供了新的干预靶点。

　　

在神经退行性疾病如帕金森病(PD)的研究中，环境毒素鱼藤酮(rotenone)诱导的神经元死亡机制尚未完全阐明。既往研究多聚焦于鱼藤酮通过抑制线粒体复合物I引发氧化应激的毒性作用，但其导致细胞周期阻滞的分子通路仍存在知识空白。尤其值得注意的是，PD患者死后脑组织中的多巴胺能神经元常呈现G2/M期阻滞特征，提示细胞周期异常可能是神经退行性变的关键环节。

这项发表于《Journal of Biomechanics》的研究首次揭示了高迁移率族蛋白B1(HMGB1)在鱼藤酮诱导的G2/M期阻滞中的核心作用。研究人员采用SH-SY5Y和PC12两种神经元模型，结合N9小胶质细胞对照，通过免疫荧光、免疫共沉淀、流式细胞术等技术，系统解析了从微管蛋白乙酰化到HMGB1核外排的级联反应。

Rotenone triggers time-dependent HMGB1 nuclear exit in neuronal cells coupled with increased PARylation

研究发现5μM鱼藤酮处理6小时后，神经元细胞出现时间依赖性的HMGB1核外排现象。免疫共沉淀证实该过程伴随HMGB1的聚ADP核糖基化(PARylation)，且PARP1抑制剂PJ34可阻断这一现象。值得注意的是，小胶质细胞在相同处理下未出现HMGB1转位，表明该机制具有神经元特异性。

PARylation primes HMGB1 for acetylation following rotenone treatment that is associated with decreased SIRT1 activity

进一步研究显示，鱼藤酮导致的NAD⁺耗竭使依赖NAD⁺的去乙酰化酶SIRT1活性降低，促使HMGB1乙酰化。当同时使用PARP1抑制剂PJ34和SIRT1抑制剂EX527时，HMGB1核外排现象重现，证实PARylation和乙酰化的协同调控作用。

Inhibiting HMGB1 nuclear export by glycirrhizic acid prevents rotenone-induced G2/M cell cycle arrest

使用甘草酸(GA)阻断HMGB1核外排后，鱼藤酮诱导的G2/M期阻滞显著缓解。Western blot显示周期蛋白Cyclin B1和分离酶抑制蛋白Securin积累减少，提示HMGB1核保留可维持细胞周期正常进程。

HMGB1 hypoacetylation mutants prevents its nuclear exit and subsequent rotenone-induced G2/M arrest

构建HMGB1低乙酰化突变体（NLS区赖氨酸突变为丙氨酸）后，转染细胞在鱼藤酮处理下仍保持HMGB1核定位，且pH3S10阳性细胞比例显著降低，从遗传学角度验证了乙酰化修饰的关键作用。

Rotenone-induced tubulin hyperacetylation triggers mtROS-induced DNA damage that precedes HMGB1 nuclear release

αTAT1敲除实验表明，微管蛋白乙酰化是级联反应的起始事件：鱼藤酮处理后4小时即出现α-微管蛋白K40位点乙酰化，通过促进线粒体ROS(mtROS)产生导致DNA损伤。使用NAD(P)H抑制剂DPI可同时降低mtROS水平和HMGB1核外排。

Rotenone induces mitotic catastrophe that could be correlated to an impaired DNA damage response in the absence of nuclear HMGB1

对公共ChIP-seq数据的再分析显示，核内HMGB1可与FEN1、XPA等DNA修复基因启动子结合。鱼藤酮处理后24小时，这些基因表达下调与HMGB1核外排同步发生，解释了为何鱼藤酮处理的细胞在药物撤除后仍无法恢复正常周期进程。

这项研究创新性地描绘了"微管蛋白乙酰化-mtROS-PARP1-HMGB1"信号轴，为理解环境毒素致神经元死亡提供了新视角。特别值得注意的是，该研究首次将HMGB1的亚细胞定位与细胞周期调控直接关联，为PD等神经退行性疾病的治疗提供了潜在靶点——通过维持HMGB1核定位或干预微管乙酰化，可能阻断病理性的G2/M期阻滞。未来研究可进一步验证该通路在成熟神经元中的适用性，并探索其在α-突触核蛋白病理中的作用。