近日，真邁生物合作單位華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院劉超紅教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications（IF16.6,JCR Q1）上發(fā)表了題為“Expression of USP25 associates with fibrosis, inflammation and metabolism changes in IgG4-related disease”的研究成果。該研究專注于泛素特異性蛋白酶25 (USP25)的表達(dá)與IgG4相關(guān)性疾病(IgG4-related disease,IgG4-RD）之間的關(guān)聯(lián)。基于GenoLab M高通量測(cè)序平臺(tái)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)分析了IgG4-RD相關(guān)基因和通路的轉(zhuǎn)錄組水平變化，發(fā)現(xiàn)USP25可能與IgG4-RD的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。通過(guò)進(jìn)一步的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了USP25在IgG4-RD中表達(dá)明顯下調(diào)，并通過(guò)參與多種信號(hào)通路，調(diào)節(jié)IgG4-RD特有的病理過(guò)程，包括纖維化、炎癥反應(yīng)和代謝改變等。該研究為理解IgG4-RD的復(fù)雜發(fā)病機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，并為疾病的診斷和治療提供了潛在生物標(biāo)志物和有效動(dòng)物模型。

IgG4-RD是近年來(lái)新定義的一種由免疫介導(dǎo)的慢性炎癥伴纖維化的疾病，可累及全身多個(gè)組織和器官。IgG4-RD患者可能出現(xiàn)線粒體功能障礙、B細(xì)胞代謝失調(diào)、炎癥、纖維化、免疫失調(diào)等一系列臨床表現(xiàn)。已有研究報(bào)道，特異性B細(xì)胞亞群的免疫失調(diào)是IgG4-RD發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵，然而，導(dǎo)致B細(xì)胞功能失調(diào)和IgG4-RD疾病的具體分子機(jī)制尚不清楚。因此，作者通過(guò)RNA-seq，鎖定USP25作為疾病相關(guān)的關(guān)鍵基因，其在IgG4-RD中顯著下調(diào)，可能是疾病發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過(guò)詳細(xì)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探討了USP25在疾病中的作用和可能的分子機(jī)制，為理解和治療IgG4-RD提供了新的科學(xué)依據(jù)。

01?RNA-seq助力發(fā)現(xiàn)疾病關(guān)鍵基因USP25

在IgG4-RD的研究中，通過(guò)流式細(xì)胞儀分析，作者發(fā)現(xiàn)漿母細(xì)胞和記憶B細(xì)胞的占比增加，而初始B細(xì)胞和過(guò)渡性B細(xì)胞的占比減少，這種B細(xì)胞亞群的變化可能在疾病發(fā)病機(jī)制中扮演重要角色。B細(xì)胞bulk RNA-seq數(shù)據(jù)的KEGG富集分析顯示，IL-17信號(hào)通路在IgG4-RD中可能起到關(guān)鍵作用，而USP25作為該通路中的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其轉(zhuǎn)錄本水平在IgG4-RD中降低，表明USP25可能參與了IL-17誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和炎癥反應(yīng)。PCR及Western Blot證實(shí)了USP25表達(dá)下調(diào)。單細(xì)胞RNA-seq分析確定了 IgG4-RD的11個(gè)B細(xì)胞亞群，其中，在總記憶B細(xì)胞和總初始B細(xì)胞（包括靜息態(tài)初始B細(xì)胞BN-R和激活態(tài)初始B細(xì)胞BN-A）亞群中，USP25的表達(dá)都明顯降低，與bulk RNA-seq中USP25的下調(diào)結(jié)果一致，提示這兩個(gè)B細(xì)胞亞群可能在疾病發(fā)病中占據(jù)主導(dǎo)地位。

圖1 IgG4-RD中USP25 表達(dá)減少，B細(xì)胞活化缺陷

02?USP25潛在致病機(jī)制探究

為了深入研究USP25在IgG4-RD的作用，作者構(gòu)建了Usp25基因敲除小鼠，并驗(yàn)證了USP25下調(diào)會(huì)促進(jìn)IL-1β介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和SMAD3誘導(dǎo)的纖維化。通過(guò)RNA測(cè)序分析，作者發(fā)現(xiàn)USP25的減少導(dǎo)致RAC1的轉(zhuǎn)錄本下調(diào)，同時(shí)大量與RAC1相關(guān)的通路發(fā)生變化。進(jìn)一步的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)USP25的下調(diào)，會(huì)增加肌動(dòng)蛋白聚合促進(jìn)了RAC1的泛素化和降解，從而抑制了ALDOA的激活及HIF1-α介導(dǎo)的糖酵解代謝。此外，在USP25缺陷的B細(xì)胞中，B細(xì)胞受體（BCR）信號(hào)小體的組成成分LYN的表達(dá)降低，從而降低了BCR信號(hào)，導(dǎo)致免疫缺陷。

圖2 RAC1參與B細(xì)胞葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)

1.?該研究發(fā)現(xiàn) IgG4-RD 中USP25表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而參與調(diào)節(jié)IgG4-RD相關(guān)的免疫缺陷、纖維化、炎癥和異常代謝，并探討了潛在的分子機(jī)制；

2.?該研究提供IgG4-RD診斷潛在的生物分子標(biāo)志物——USP25，并構(gòu)建了合適的動(dòng)物模型——Usp25基因敲除小鼠，為IgG4-RD的診斷和治療提供幫助；

3.?RNA-seq的深度數(shù)據(jù)分析聯(lián)合分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，協(xié)助闡明了USP25相關(guān)的生物學(xué)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.