《Molecular Biomedicine》：The ubiquitin–proteasome system and proteostasis in the cochlea and sensorineural hearing disorders
编辑推荐：
中文摘要翻译
泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin–proteasome system, UPS）是细胞内蛋白质降解的主要机制，在维持所有组织的蛋白质稳态（proteostasis）中发挥着不可或缺的作用。感音神经性听力损失（sensorineural he
中文摘要翻译
泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin–proteasome system, UPS）是细胞内蛋白质降解的主要机制，在维持所有组织的蛋白质稳态（proteostasis）中发挥着不可或缺的作用。感音神经性听力损失（sensorineural hearing loss, SNHL）影响全球数十亿人，其特征是耳蜗毛细胞和螺旋神经节神经元发生不可逆性退化，但目前仍缺乏有效的治疗手段。尽管UPS功能障碍在衰老和神经退行性疾病中已日益受到重视，但其对耳蜗发育、稳态维持及听力障碍的具体贡献却受到的关注相对有限。本综述系统总结了UPS介导的蛋白质稳态在听觉系统中的作用，讨论了包括E1/E2/E3泛素连接酶、去泛素化酶（deubiquitinating enzymes, DUBs）及蛋白酶体亚基在内的主要UPS相关组分，全面梳理了UPS在耳蜗发育和内耳听觉功能维持中的重要性，并归纳了UPS相关分子在不同类型听力损失（包括先天性听力损失、年龄相关性听力损失、噪声性听力损失和药物性听力损失）中的潜在致病机制及相关信号通路。本综述首次强调了UPS在耳蜗不同结构中的组织特异性功能分化，并提出UPS是连接听力损失多种病理通路（包括线粒体自噬、自噬、氧化应激、DNA损伤修复、内质网相关降解（endoplasmic reticulum associated degradation, ERAD）及NF-κB介导的炎症反应）的核心调控枢纽。最后，本文探讨了以UPS组分为靶点恢复耳蜗蛋白质稳态和治疗听力损失的新兴策略，这些见解为开发靶向UPS的感音神经性听力损失干预措施奠定了坚实基础，以期未来能够根据耳蜗细胞特异性泛素组学（ubiquitinomics）实现精准治疗。
论文主体内容总结
引言
感音神经性听力损失（SNHL）是最常见的听力损失形式，由耳蜗、听神经或中枢听觉处理通路功能障碍引起。耳毒性药物、衰老和噪声暴露是听力退化的主要诱因，其中年龄相关性听力损失最为普遍，其次为噪声性听力损失（NIHL）。耳蜗毛细胞和螺旋神经节神经元再生能力极为有限，因此多数SNHL类型是不可逆的。目前尚无FDA批准的药物能够逆转或广泛治疗SNHL，现有治疗主要依赖助听器或人工耳蜗植入。蛋白质稳态是指细胞内蛋白质合成、折叠、转运和降解的协调调控，异常蛋白质的清除主要由UPS或自噬介导，其中UPS承担高达90%的细胞内蛋白质降解。泛素化过程由E1泛素激活酶、E2泛素缀合酶和E3泛素连接酶组成的多酶级联反应介导，K48连接的多聚泛素化是调控细胞内蛋白质水平的主要连接模式，而K63连接的多聚泛素化主要参与非降解性过程。去泛素化酶（DUBs）催化泛素链的去除，泛素化与去泛素化之间的平衡失调与衰老、肿瘤及多种神经退行性疾病密切相关。
UPS参与衰老和神经退行性疾病
多种神经退行性疾病以不溶性蛋白质聚集体的病理性积累为特征，UPS功能障碍常与这些异常聚集体的清除受损相关。衰老过程中泛素化蛋白质聚集体的积累可抑制26S蛋白酶体活性，加剧蛋白质毒性效应。在秀丽隐杆线虫中，E3泛素连接酶RLE-1的缺失通过增加靶蛋白DAF-16的表达水平延长寿命；果蝇中Parkin过表达可延长寿命，哺乳动物中Parkin过表达可延缓多种组织和细胞类型的衰老标志。在阿尔茨海默病中，淀粉样蛋白-β（Aβ）和过度磷酸化tau蛋白的聚集抑制蛋白酶体活性；Parkin表达增强及其下游线粒体自噬通路可保护神经元免受退行性变。帕金森病中Parkin突变导致底物泛素化受阻，引发早发性或青少年型帕金森病。肌萎缩侧索硬化症（ALS）运动神经元中发现大量过度磷酸化和泛素化的TDP-43蛋白聚集体，石蒜碱可通过促进UPS介导的TDP-43降解改善ALS模型小鼠的功能恢复。E3泛素连接酶ZNRF1在氧化应激下被激活，促进下游靶蛋白Akt降解，进而激活GSK3β导致神经元退行性变。视觉系统与听觉系统具有相似特征，青光眼和年龄相关性黄斑变性中均发现UPS信号改变与疾病发病相关。
耳蜗中蛋白质稳态的重要性
蛋白质稳态对维持耳蜗结构（包括毛细胞、支持细胞、螺旋神经节神经元和血管纹）的完整性和功能至关重要。耳蜗中高度富集一类极长寿命蛋白质（ELLPs），因其周转极为缓慢，特别容易受到损伤，其功能障碍与多种获得性听力损失密切相关。单细胞测序研究表明，蛋白质稳态丧失和凋亡增加是耳蜗衰老的标志，HSP90AA1的激活可防止血管纹细胞内蛋白质稳态的破坏并减少凋亡。在培养的耳蜗毛细胞中，蛋白酶体抑制剂抑制蛋白质降解会破坏静纤毛束结构，伴随过氧化物酶体功能障碍和HEI-OC1细胞的显著损伤。Usher综合征III型（USH3）由CLRN1基因突变引起蛋白质不稳定并易被UPS降解，小分子化合物BF844可稳定错误折叠的CLRN1蛋白，有效缓解USH3小鼠的听力损失。
UPS在耳蜗发育中的重要性
耳蜗感觉上皮的发育需要精确控制关键调控蛋白在特定发育时间窗内的丰度和周转。UPS通过控制发育调控因子的稳定性和时序活性参与前感觉域维持、细胞周期退出、细胞命运决定、上皮极性建立和细胞存活等关键事件。
在转录因子调控方面，HECT型E3泛素连接酶HUWE1识别CK1磷酸化的Atoh1并促进其K48连接的多聚泛素化降解，抑制HUWE1或CK1导致Atoh1积累，产生额外内毛细胞和突触；发育期Huwe1缺失导致出生后早期毛细胞死亡。E3连接酶Mdm2通过促进p53泛素依赖性降解维持p53低表达水平，对早期内耳祖细胞存活至关重要，Mdm2缺失导致分化过程中毛细胞和支持细胞大量丢失。RING型E3泛素连接酶RBBP6可促进Mdm2介导的p53泛素化，PACT敲低小鼠表现为先天性听力障碍及外耳和中耳异常。
在信号通路调控方面，E3连接酶Mind bomb1（Mib1）介导Delta配体的泛素化和内吞作用，是Notch激活所必需的。HECT型E3连接酶Smurf1和Smurf2靶向Prickle1进行泛素化降解，参与非经典Wnt信号通路，帮助毛细胞静纤毛束维持统一方向。RING型E3连接酶Trim71受LIN28/let-7轴调控，通过抑制Inhba和Tgfbr2表达阻止TGF-β/Activin信号的过早激活，维持前感觉细胞的增殖和未分化状态；出生后Trim71再激活可促进支持细胞的去分化和增殖及毛细胞再生潜力。
在蛋白酶体亚基和去泛素化酶方面，19S调节颗粒亚基PSMC1、PSMC3和PSMD12在听觉发育中发挥关键作用。PSMC1突变破坏AAA+结构域导致底物识别和降解受损，患者出生后出现感音神经性听力损失伴神经发育异常。PSMC3突变导致早发性感音神经性听力损失伴半规管和耳蜗结构缺陷，斑马鱼模型中PSMC3缺失通过TCF11/Nrf1信号通路导致听毛细胞死亡和半规管形态发生受损。PSMD12突变导致感音神经性或混合性听力损失，常伴智力障碍和发育迟缓。去泛素化酶CYLD特异性去除K63连接的多聚泛素链，参与调控神经突延伸和毛细胞-神经元连接形成，CYLD缺失显著减少发育中听觉神经元的神经突长度和比例，导致小鼠轻度听力损失。
UPS在不同听力障碍中的参与
在先天性听力损失方面，多种RING型E3泛素连接酶参与其发病。UBR蛋白不同亚型突变可导致多种综合征性耳聋，Ubr1突变导致Johanson-Blizzard综合征，78%患者表现感音神经性听力损失；Ubr3突变可导致Usher综合征，调控Myosin II的单泛素化影响其与Myosin VIIa的相互作用；Ubr5突变导致神经发育综合征，部分患者出现听力障碍。Rma1是定位于内质网膜的RING型E3泛素连接酶，负责Pendrin的ERAD介导降解，SLC26A4突变可导致Pendred综合征。RNF220突变导致儿童期感音神经性听力损失。UBE3B突变导致Kaufman眼脑颜面综合征，表现为智力障碍、肌张力减退、语言缺失和轻度听力损失。Stub1（CHIP）识别并靶向激活形式的Diaph3进行多聚泛素化，防止过度F-肌动蛋白聚合，维持毛细胞静纤毛的正常结构和功能，Stub1敲低导致内外毛细胞静纤毛严重紊乱及螺旋神经节神经元退行性变。去泛素化酶方面，USP48突变与常染色体显性非综合征性遗传性听力损失相关，影响其水解多聚泛素链的酶活性从而破坏蛋白质稳态；USP9X突变可导致Axenfeld-Rieger综合征，USP9X介导的DVL2去泛素化是经典WNT信号通路激活所必需的。
在年龄相关性听力损失方面，UPS功能障碍与衰老过程中蛋白质毒性应激的积累密切相关，蛋白酶体活性下降和泛素化蛋白质聚集体的积累是驱动耳蜗组织退行性变和功能丧失的重要因素。
