综述:UFMylation与阿尔茨海默病的多重关联:全面综述


  发布日期: 2025年06月05日

  来源:Molecular Neurodegeneration

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综述:UFMylation与阿尔茨海默病的多重关联:全面综述

UFMylation通路:从神经发育到神经退行性疾病的关键调控者
作为一种类泛素化修饰(UBL),UFMylation通过E1(UBA5)、E2(UFC1)和E3(UFL1/DDRGK1复合体)级联反应将UFM1共价连接至靶蛋白,其动态平衡由去UFMylation酶UFSP1/2调控。该通路在神经发育中不可或缺,基因突变会导致严重脑发育障碍,而近年研究发现其在AD等神经退行性疾病中同样发挥重要作用。

tau蛋白聚集的新型调控因子
CRISPR筛选研究首次揭示UFMylation通路是tau寡聚化的正向调节因子:抑制UBA5可减少tau在小鼠模型中的传播,AD患者颞叶皮层中UFM1水平与病理性tau(p-tau)呈正相关。单细胞测序显示AD兴奋性神经元中UFMylation组分表达显著下调,而共轭UFM1在AD脑区异常积累,提示UFM1可能通过直接修饰tau或间接影响其降解通路参与AD发病。

DNA损伤应答的守护者
UFMylation通过多重机制维护基因组稳定性:

  • UFL1介导MRE11(MRN复合体核心)K282位点UFMylation,促进ATM激活和组蛋白H4修饰
  • 肿瘤抑制因子p53的UFMylation阻碍MDM2介导的降解,增强其转录活性
  • PARP1 K548位点UFMylation增强其催化活性,稳定复制叉
    AD中tau病理会破坏DNA修复蛋白核转运,而UFMylation异常可能加剧神经元基因组不稳定性,形成恶性循环。

内质网稳态的调节枢纽
UFMylation通过以下途径维持ER功能:

  • 分子伴侣P4HB的UFMylation防止其被泛素-蛋白酶体降解
  • ERAD关键因子HRD1的UFMylation增强错误折叠蛋白清除能力
  • 调控IRE1α-XBP1和PERK-eIF2α-CHOP通路平衡
    AD患者皮质中HRD1蛋白水平显著降低,导致APP和tau降解受阻。UFSP2敲除会诱发ER应激,而AD脑中UFSP2减少可能加剧UPR持续激活。

自噬与ER-自噬的调控开关
UFMylation通过独特机制参与蛋白质质量控制:

  • 间接调控SQSTM1/p62的胞质定位
  • ATG9A的UFMylation维持线粒体密度和自噬体形成
  • 特异性修饰核糖体蛋白RPL26和ER膜蛋白RPN1,启动ER-phagy
    AD患者脑毛细血管中RPN1异常积累,而RPL26免疫活性降低,提示ER-phagy障碍可能参与AD病理。

神经炎症的双向调节器
UFMylation对免疫反应的调控呈现细胞类型特异性:

  • 通过抑制LZAP或促进IκBα降解来调控NF-κB通路
  • PD-1/PD-L1的UFMylation影响其稳定性,改变T细胞/小胶质细胞活性
  • 线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)的UFMylation调控RNA病毒感应
    AD相关风险基因(如TREM2、CD33)多与免疫系统相关,而UFMylation可能通过调节小胶质细胞功能影响Aβ清除效率。

未来展望
尽管UFMylation与AD的关联研究刚起步,其在tau病理、细胞器质量控制和多系统调控中的核心地位已显现。开发神经元特异性UFM1底物鉴定技术、构建条件性敲除动物模型、探索小分子调节剂将成为领域重点。值得注意的是,该通路在多种神经退行性疾病相关通路中的广泛参与,提示其可能成为跨疾病的治疗靶点。

 

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