依赖Neddylation作用的CUL3-KLHL12 E3连接酶通过靶向GCLM使其降解，从而在创伤性脑损伤中引发小胶质细胞的氧化应激和神经炎症

《Journal of Translational Medicine》：Neddylation-dependent CUL3-KLHL12 E3 ligase drives microglial oxidative stress and neuroinflammation in traumatic brain injury by targeting GCLM for degradation

　　

摘要

背景

小胶质细胞介导的神经炎症和氧化应激是创伤性脑损伤后继发性损伤的重要驱动因素。虽然neddylation对多种细胞功能至关重要，但它在小胶质细胞活化及创伤性脑损伤病理过程中的具体作用仍不十分清楚。

方法

我们将创伤性脑损伤小鼠大脑的批量小胶质细胞RNA测序数据与单细胞RNA测序数据相结合。为评估其治疗潜力，我们使用了可控的皮质撞击小鼠模型，并用neddylation抑制剂MLN4924处理这些小鼠。此外，还通过清除小胶质细胞的小鼠模型来验证小胶质细胞的作用。在机制研究方面，我们采用了AlphaFold 3分子对接预测、定量蛋白质组学以及免疫沉淀-质谱分析等组合方法来识别潜在的分子靶点。

结果

我们发现，在小胶质细胞群中存在特异性且显著的neddylation上调现象。使用MLN4924药物抑制neddylation能够显著改善神经功能缺陷，减轻脑水肿，并保持血脑屏障的完整性。重要的是，这些神经保护作用在清除小胶质细胞的小鼠中消失，这表明小胶质细胞是该途径的主要作用细胞。我们发现谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基（GCLM）是CUL3–KLHL12 E3连接酶复合物的新底物。MLN4924可抑制CUL3的neddylation，从而阻止CUL3–KLHL12介导的GCLM的泛素化及其降解。这样一来，GCLM得以稳定，进而恢复细胞内谷胱甘肽的合成，有效清除活性氧并减轻神经炎症。

结论

我们的研究结果表明，Neddylation-CUL3–KLHL12-GCLM通路是调控小胶质细胞氧化还原平衡的关键机制，这一通路有望成为治疗创伤性脑损伤的潜在靶点。

图表摘要

背景

小胶质细胞介导的神经炎症和氧化应激是创伤性脑损伤后继发性损伤的重要驱动因素。虽然neddylation对多种细胞功能至关重要，但它在小胶质细胞活化及创伤性脑损伤病理过程中的具体作用仍不十分清楚。

方法

我们将创伤性脑损伤小鼠大脑的批量小胶质细胞RNA测序数据与单细胞RNA测序数据相结合。为评估其治疗潜力，我们使用了可控的皮质撞击小鼠模型，并用neddylation抑制剂MLN4924处理这些小鼠。此外，还通过清除小胶质细胞的小鼠模型来验证小胶质细胞的作用。在机制研究方面，我们采用了AlphaFold 3分子对接预测、定量蛋白质组学以及免疫沉淀-质谱分析等组合方法来识别潜在的分子靶点。

结果

我们发现，在小胶质细胞群中存在特异性且显著的neddylation上调现象。使用MLN4924药物抑制neddylation能够显著改善神经功能缺陷，减轻脑水肿，并保持血脑屏障的完整性。重要的是，这些神经保护作用在清除小胶质细胞的小鼠中消失，这表明小胶质细胞是该途径的主要作用细胞。我们发现谷氨酸-半胱氨酸连接酶修饰亚基（GCLM）是CUL3–KLHL12 E3连接酶复合物的新底物。MLN4924可抑制CUL3的neddylation，从而阻止CUL3–KLHL12介导的GCLM的泛素化及其降解。这样一来，GCLM得以稳定，进而恢复细胞内谷胱甘肽的合成，有效清除活性氧并减轻神经炎症。

结论

我们的研究结果表明，Neddylation-CUL3–KLHL12-GCLM通路是调控小胶质细胞氧化还原平衡的关键机制，这一通路有望成为治疗创伤性脑损伤的潜在靶点。

图表摘要