近日，真邁生物(wù)合作單位華中科技大(dà)學同濟醫學院基礎醫學院劉超紅教授團隊在Nature Communications（IF16.6,JCR Q1）上發表了(le)題爲“Expression of USP25 associates with fibrosis, inflammation and metabolism changes in IgG4-related disease”的(de)研究成果。該研究專注于泛素特異性蛋白酶25 (USP25)的(de)表達與IgG4相關性疾病(IgG4-related disease,IgG4-RD）之間的(de)關聯。基于GenoLab M高(gāo)通(tōng)量測序平台的(de)轉錄組測序結果，研究團隊分(fēn)析了(le)IgG4-RD相關基因和(hé)通(tōng)路的(de)轉錄組水(shuǐ)平變化(huà)，發現USP25可(kě)能與IgG4-RD的(de)發病機制密切相關。通(tōng)過進一步的(de)分(fēn)子生物(wù)學實驗，證實了(le)USP25在IgG4-RD中表達明(míng)顯下(xià)調，并通(tōng)過參與多(duō)種信号通(tōng)路，調節IgG4-RD特有的(de)病理(lǐ)過程，包括纖維化(huà)、炎症反應和(hé)代謝改變等。該研究爲理(lǐ)解IgG4-RD的(de)複雜(zá)發病機制提供了(le)新的(de)見解，并爲疾病的(de)診斷和(hé)治療提供了(le)潛在生物(wù)标志物(wù)和(hé)有效動物(wù)模型。
IgG4-RD是近年來(lái)新定義的(de)一種由免疫介導的(de)慢(màn)性炎症伴纖維化(huà)的(de)疾病，可(kě)累及全身多(duō)個(gè)組織和(hé)器官。IgG4-RD患者可(kě)能出現線粒體功能障礙、B細胞代謝失調、炎症、纖維化(huà)、免疫失調等一系列臨床表現。已有研究報道，特異性B細胞亞群的(de)免疫失調是IgG4-RD發病機制的(de)關鍵，然而，導緻B細胞功能失調和(hé)IgG4-RD疾病的(de)具體分(fēn)子機制尚不清楚。因此，作者通(tōng)過RNA-seq，鎖定USP25作爲疾病相關的(de)關鍵基因，其在IgG4-RD中顯著下(xià)調，可(kě)能是疾病發展的(de)關鍵因素。通(tōng)過詳細的(de)分(fēn)子生物(wù)學實驗進一步探討(tǎo)了(le)USP25在疾病中的(de)作用(yòng)和(hé)可(kě)能的(de)分(fēn)子機制，爲理(lǐ)解和(hé)治療IgG4-RD提供了(le)新的(de)科學依據。
01 RNA-seq助力發現疾病關鍵基因USP25
在IgG4-RD的(de)研究中，通(tōng)過流式細胞儀分(fēn)析，作者發現漿母細胞和(hé)記憶B細胞的(de)占比增加，而初始B細胞和(hé)過渡性B細胞的(de)占比減少，這(zhè)種B細胞亞群的(de)變化(huà)可(kě)能在疾病發病機制中扮演重要角色。B細胞bulk RNA-seq數據的(de)KEGG富集分(fēn)析顯示，IL-17信号通(tōng)路在IgG4-RD中可(kě)能起到關鍵作用(yòng)，而USP25作爲該通(tōng)路中的(de)一個(gè)關鍵調節因子，其轉錄本水(shuǐ)平在IgG4-RD中降低，表明(míng)USP25可(kě)能參與了(le)IL-17誘導的(de)信号轉導和(hé)炎症反應。PCR及Western Blot證實了(le)USP25表達下(xià)調。單細胞RNA-seq分(fēn)析确定了(le) IgG4-RD的(de)11個(gè)B細胞亞群，其中，在總記憶B細胞和(hé)總初始B細胞（包括靜息态初始B細胞BN-R和(hé)激活态初始B細胞BN-A）亞群中，USP25的(de)表達都明(míng)顯降低，與bulk RNA-seq中USP25的(de)下(xià)調結果一緻，提示這(zhè)兩個(gè)B細胞亞群可(kě)能在疾病發病中占據主導地位。
圖1 IgG4-RD中USP25 表達減少，B細胞活化(huà)缺陷
02 USP25潛在緻病機制探究
爲了(le)深入研究USP25在IgG4-RD的(de)作用(yòng)，作者構建了(le)Usp25基因敲除小鼠，并驗證了(le)USP25下(xià)調會促進IL-1β介導的(de)炎症反應和(hé)SMAD3誘導的(de)纖維化(huà)。通(tōng)過RNA測序分(fēn)析，作者發現USP25的(de)減少導緻RAC1的(de)轉錄本下(xià)調，同時(shí)大(dà)量與RAC1相關的(de)通(tōng)路發生變化(huà)。進一步的(de)分(fēn)子生物(wù)學實驗證實USP25的(de)下(xià)調，會增加肌動蛋白聚合促進了(le)RAC1的(de)泛素化(huà)和(hé)降解，從而抑制了(le)ALDOA的(de)激活及HIF1-α介導的(de)糖酵解代謝。此外，在USP25缺陷的(de)B細胞中，B細胞受體（BCR）信号小體的(de)組成成分(fēn)LYN的(de)表達降低，從而降低了(le)BCR信号，導緻免疫缺陷。
圖2 RAC1參與B細胞葡萄糖代謝的(de)調節
1. 該研究發現 IgG4-RD 中USP25表達下(xià)調，進而參與調節IgG4-RD相關的(de)免疫缺陷、纖維化(huà)、炎症和(hé)異常代謝，并探討(tǎo)了(le)潛在的(de)分(fēn)子機制；
2. 該研究提供IgG4-RD診斷潛在的(de)生物(wù)分(fēn)子标志物(wù)——USP25，并構建了(le)合适的(de)動物(wù)模型——Usp25基因敲除小鼠，爲IgG4-RD的(de)診斷和(hé)治療提供幫助；
3. RNA-seq的(de)深度數據分(fēn)析聯合分(fēn)子生物(wù)學實驗驗證，協助闡明(míng)了(le)USP25相關的(de)生物(wù)學意義。
Jiang P, Jing Y, Zhao S, et al. Expression of USP25 associates with fibrosis, inflammation and metabolism changes in IgG4-related disease[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 1-18.