2025年3月20日,四川大学贾大教授团队在Molecular Cell期刊上发表了题为“β-羟基丁酸促进线粒体衍生小泡生物发生并改善线粒体功能”的研究文章。研究表明,β-羟基丁酸(BHB)能够通过修饰关键调控因子SNX9(sorting nexin-9)的特定赖氨酸残基,促进MDV的形成。该修饰增强了SNX9与线粒体内膜/基质蛋白的相互作用,从而抵御应激所致的线粒体损伤。
在本研究中,汉恒生物为研究人员提供了AAV8-TBG-Flag-Zsgreen-Snx9WT和AAV8-TBG-Flag-Zsgreen-Snx93KR载体,以便在小鼠肝脏中表达野生型及突变型SNX9。此外,还提供了RNAFit试剂,用于进行HCC-LM3或HEK293T细胞的siRNA转染实验。
研究发现,BHB可以有效抵抗由应激引起的细胞及小鼠肝脏的线粒体损伤。经过生酮饮食和BHB补充,发现其能显著改善肝脏线粒体功能。为了验证BHB对肝细胞线粒体功能的直接调节作用,研究者在侵袭性肝癌细胞HCC-LM3中进行实验,结果表明,线粒体氧化磷酸化解偶联剂CCCP的处理显著降低了线粒体膜电位并增加了活性氧(ROS)水平,而BHB的添加能够有效逆转这些变化并提高ATP的产生。这些结果表明,BHB在提高线粒体效率和抵抗应激诱导损伤方面具有潜力。
此外,研究显示,类似于CCCP,乙醇也能诱导ROS产生并激活氧化应激。过去的研究已发现BHB具有保护小鼠免受酒精引起的肝损伤的作用。为进一步探究BHB在小鼠肝脏线粒体中的作用,研究团队建立了酒精诱导肝损伤模型。数据表明,添加BHB能够显著提高模型小鼠肝脏中的ATP生成和线粒体膜电位,并降低ROS的积累。综合这些结果,BHB在小鼠模型中同样有效抵御酒精导致的肝脏线粒体损伤。
已有研究表明,BHB可诱导蛋白质的Kbhb修饰,研究者因此推测BHB可能通过促进Kbhb修饰来改善线粒体功能。实验结果显示,在HCC-LM3细胞中,BHB的浓度依赖性提高了Kbhb的水平,并使p300(Kbhb修饰的关键酶)从细胞内迁移至细胞质,暗示p300可能参与了线粒体蛋白的修饰。利用p300抑制剂C646处理HCC-LM3细胞的实验结果显示,Kbhb水平显著下降,且伴随CCCP和BHB处理的细胞线粒体膜电位及ATP生成也显著减少,表明C646的影响是通过抑制Kbhb实现的。进一步通过siRNA敲低p300的方式,结果同样显著降低了线粒体膜电位和ATP生成,证实了BHB可能通过增强Kbhb修饰水平来对抗应激诱导的线粒体损伤。
为了深入探究BHB如何通过Kbhb调节线粒体功能,研究人员使用PASEF-MS/MS技术对处理CCCP和BHB的HCC-LM3细胞进行β-羟基丁酰化修饰组学分析。研究测定的3142种蛋白质中发现7737个Kbhb修饰位点,其中多数蛋白质的Kbhb位点仅有一个,约51种蛋白质表现出超过10个主要修饰位点,这些蛋白质在维持线粒体功能中至关重要。因此,BHB诱导的Kbhb修饰可能参与了线粒体功能的调控。
总而言之,本研究反映了尊龙凯时在揭示BHB通过促进细胞和小鼠肝脏中MDV生成来改善线粒体功能、抵御应激损伤方面的潜力。BHB不仅是线粒体健康的重要保障,其机制还为未来相关疾病的预防和治疗策略提供了新的研究方向。靶向BHB和SNX9Kbhb的相互作用有望成为改善线粒体功能障碍的新型干预方案。