寫在前面

????????今天推薦的是由荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)學(xué)術(shù)醫(yī)學(xué)中心團隊在2016年2月5日發(fā)表于Circulation Research（IF：15.180，JCR 1區(qū)）的一篇文章，通訊作者是Noam Zelcer教授，研究表明USP2能夠促進LDLR的去泛素化并抑制其降解。

研究背景

????????低密度脂蛋白（LDL）受體（LDLR）是LDL-膽固醇循環(huán)的中心調(diào)節(jié)因子。LDLR突變是高膽固醇血癥發(fā)生的主要原因，這是一種以肝臟LDL清除減少、血漿膽固醇水平升高和動脈粥樣硬化加速為特征的疾病。由于其在脂蛋白代謝中的關(guān)鍵作用，LDLR的水平受到嚴(yán)格調(diào)控。最近的研究表明，IDOL是LDLR豐度和LDL-膽固醇循環(huán)水平的調(diào)節(jié)因子。作為E3-泛素連接酶，IDOL促進LDLR的泛素化和隨后的溶酶體降解。因此，抑制IDOL介導(dǎo)的LDLR降解是提高肝臟LDL-膽固醇清除的潛在策略。

摘要部分

????????作者利用遺傳篩選確定了泛素特異性蛋白酶2（USP2）是IDOL介導(dǎo)的LDLR降解的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控因子。作者發(fā)現(xiàn)，USP2的兩個亞型USP2-69和USP2-45與IDOL相互作用并促進其去泛素化。IDOL的去泛素化需要USP2的酶活性以維持IDOL蛋白穩(wěn)定。矛盾的是，這也顯著降低了IDOL介導(dǎo)的LDLR降解和IDOL限制LDL進入細(xì)胞的能力。相反，USP2的缺失以IDOL依賴的方式降低了LDLR水平，并限制LDL的攝取。作者發(fā)現(xiàn)了一個包含IDOL、USP2和LDLR的復(fù)合物，并證明在此背景下USP2促進LDLR的去泛素化并阻止其降解。

研究內(nèi)容

1.USP2是IDOL的新型結(jié)合伴侶蛋白

????????作者通過酵母雙雜交技術(shù)尋找與IDOL或LDLR相互作用的去泛素化酶。結(jié)果發(fā)現(xiàn)USP2-69亞型可以與全長IDOL相互作用。分析表明，IDOL的F3和連接肽亞結(jié)構(gòu)域是其與USP2相互作用所需的最小區(qū)域。此外，IDOL的RING突變體IDOLC387A仍可以與USP2相互作用。該突變體不能促進LDLR降解和IDOL的自泛素化，表明這兩種功能對USP2和IDOL的相互作用不是必需的。

????????作者接下來證實了這種相互作用也發(fā)生在哺乳動物細(xì)胞(HEK293T)中。免疫沉淀實驗顯示USP2和IDOL有物理上的相互作用。這種相互作用與USP2s的催化活性無關(guān)，因為無催化活性的突變體USP2C276A還能與IDOL相互作用。作者還發(fā)現(xiàn)了USP2的一種較短亞型USP2-45也與IDOL相互作用。

研究結(jié)論：USP2是IDOL的新型結(jié)合伴侶分子，也是IDOL-LDLR信號軸的潛在調(diào)節(jié)因子。

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2.USP2去泛素化IDOL并使其穩(wěn)定

????????作者發(fā)現(xiàn)過表達USP2可以顯著提高IDOL蛋白的穩(wěn)定性。盡管IDOL與野生型USP2、USP2C276A都有相互作用，但只有活性形式的USP2可以提高IDOL的水平。因此IDOL的穩(wěn)定需要USP2的去泛素酶活性。

????????IDOL是一種高度不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，這可能是由于其具有自泛素化活性。實驗發(fā)現(xiàn)，USP2穩(wěn)定IDOL是IDOL半衰期延長的結(jié)果。然后作者使用藥物阻斷蛋白酶體降解，這種處理穩(wěn)定了IDOL水平并促進泛素化的IDOL積累。在這種情況下，兩種USP2亞型都降低了泛素化的IDOL水平。作者還觀察到USP2在細(xì)胞中的有效沉默導(dǎo)致IDOL蛋白水平下降。這些表明USP2可以通過去除IDOL上的泛素以防止其降解。

研究結(jié)論：USP2功能的獲得和缺失均會影響IDOL蛋白的水平，即USP2調(diào)控IDOL的水平。

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3.USP2抑制IDOL介導(dǎo)的LDLR降解

????????鑒于前面的實驗發(fā)現(xiàn)IDOL的豐度增加，作者推測USP2促進LDLR的降解。然而作者觀察到相反的結(jié)果，USP2（?69和?45）以劑量和活性依賴的方式抑制了LDLR與極低密度脂蛋白受體（IDOL的第二個靶點）的降解。此外，IDOL是LXR的一個轉(zhuǎn)錄靶點，作者還探究了USP2是否可以抵消LXR對LDLR的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，USP2也能夠抑制LXR誘導(dǎo)的LDLR降解。

?研究結(jié)論：USP2對IDOL活性的拮抗作用抵消了IDOL降低細(xì)胞LDL攝取的影響，因此USP2被認(rèn)為是脂蛋白攝取的潛在調(diào)控因子。

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4.沉默USP2促進LDLR以IDOL依賴的方式降解? ? ?

????????沉默USP2會導(dǎo)致細(xì)胞中LDLR的蛋白水平顯著降低，但未改變其mRNA水平。作者利用3個單獨的USP2 siRNA有效地抑制了HepG2細(xì)胞中USP2的表達，并降低了LDLR的蛋白水平。與IDOL靶向質(zhì)膜上的LDLR一致，作者發(fā)現(xiàn)USP2的沉默明顯導(dǎo)致LDLR從細(xì)胞表面移除，并因此減弱了不同類型細(xì)胞對LDL的攝取。

????????在確定USP2影響LDLR蛋白的水平后，作者繼續(xù)探究這個機制是否需要IDOL的活性。作者在野生型或Idol（-/-）的MEFs中沉默USP2，結(jié)果顯示野生型細(xì)胞中USP2的沉默降低了LDLR的蛋白水平。然而，Idol（?/?）細(xì)胞中的LDLR蛋白水平升高，且其對USP2的沉默并不敏感。

研究結(jié)論：USP2–IDOL之間的聯(lián)系在控制LDLR蛋白水平的功能上具有重要意義。

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5.IDOL、USP2和LDLR形成一個功能性的三元復(fù)合物來調(diào)節(jié)LDLR的泛素化和降解? ? ?

????????首先作者探究了USP2水平的提高是否能獨立于IDOL影響外源過表達的LDLR水平。作者以逐漸增加的劑量將USP2引入細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LDLR的蛋白水平?jīng)]有受到影響，這與IDOL存在時觀察到的不同。實驗表明USP2調(diào)節(jié)LDLR水平需要IDOL介導(dǎo)的受體泛素化。

????????然后作者發(fā)現(xiàn)USP2可以與哺乳動物細(xì)胞中的LDLR相互作用，盡管作用較弱。進一步研究發(fā)現(xiàn)，IDOL的FERM結(jié)構(gòu)域與LDLR相互作用。此外，當(dāng)IDOL、USP2和LDLR都被引入細(xì)胞后，作者發(fā)現(xiàn)USP2和IDOL都很容易與LDLR共沉淀。這說明質(zhì)膜上很可能形成了IDOL、USP2和LDLR的三元復(fù)合物。實驗顯示，Epsin1和USP2都能抑制LDLR的IDOL依賴性降解。Epsin1增加了泛素化的LDLR，而USP2顯著降低了泛素化的LDLR水平。

?研究結(jié)論：USP2可以抑制LDLR的IDOL依賴性泛素化，從而防止受體被導(dǎo)向溶酶體發(fā)生降解。

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結(jié)論與討論

????????作者鑒定了USP2作為IDOL依賴性的LDLR降解的負(fù)調(diào)控因子,從而表明該去泛素化酶是脂蛋白代謝的調(diào)控因子。研究表明USP2可以作為IDOL的內(nèi)源性抑制劑，它能夠抑制IDOL誘導(dǎo)的LDLR降解。因此，抑制IDOL的活性會導(dǎo)致LDLR豐度與LDL攝取的增加，該研究為治療血脂異常和冠心病提供了一種可能的治療策略。

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Thank you!

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原文鏈接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.115.307298

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