近日，真邁生物合作單位華中科技大學同濟醫(yī)學院基礎醫(yī)學院劉超紅教授團隊在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)的表達與IgG4相關性疾病(IgG4-related disease,IgG4-RD）之間的關聯。基于GenoLab M高通量測序平臺的轉錄組測序結果，研究團隊分析了IgG4-RD相關基因和通路的轉錄組水平變化，發(fā)現USP25可能與IgG4-RD的發(fā)病機制密切相關。通過進一步的分子生物學實驗，證實了USP25在IgG4-RD中表達明顯下調，并通過參與多種信號通路，調節(jié)IgG4-RD特有的病理過程，包括纖維化、炎癥反應和代謝改變等。該研究為理解IgG4-RD的復雜發(fā)病機制提供了新的見解，并為疾病的診斷和治療提供了潛在生物標志物和有效動物模型。
IgG4-RD是近年來新定義的一種由免疫介導的慢性炎癥伴纖維化的疾病，可累及全身多個組織和器官。IgG4-RD患者可能出現線粒體功能障礙、B細胞代謝失調、炎癥、纖維化、免疫失調等一系列臨床表現。已有研究報道，特異性B細胞亞群的免疫失調是IgG4-RD發(fā)病機制的關鍵，然而，導致B細胞功能失調和IgG4-RD疾病的具體分子機制尚不清楚。因此，作者通過RNA-seq，鎖定USP25作為疾病相關的關鍵基因，其在IgG4-RD中顯著下調，可能是疾病發(fā)展的關鍵因素。通過詳細的分子生物學實驗進一步探討了USP25在疾病中的作用和可能的分子機制，為理解和治療IgG4-RD提供了新的科學依據。
01?RNA-seq助力發(fā)現疾病關鍵基因USP25
在IgG4-RD的研究中，通過流式細胞儀分析，作者發(fā)現漿母細胞和記憶B細胞的占比增加，而初始B細胞和過渡性B細胞的占比減少，這種B細胞亞群的變化可能在疾病發(fā)病機制中扮演重要角色。B細胞bulk RNA-seq數據的KEGG富集分析顯示，IL-17信號通路在IgG4-RD中可能起到關鍵作用，而USP25作為該通路中的一個關鍵調節(jié)因子，其轉錄本水平在IgG4-RD中降低，表明USP25可能參與了IL-17誘導的信號轉導和炎癥反應。PCR及Western Blot證實了USP25表達下調。單細胞RNA-seq分析確定了 IgG4-RD的11個B細胞亞群，其中，在總記憶B細胞和總初始B細胞（包括靜息態(tài)初始B細胞BN-R和激活態(tài)初始B細胞BN-A）亞群中，USP25的表達都明顯降低，與bulk RNA-seq中USP25的下調結果一致，提示這兩個B細胞亞群可能在疾病發(fā)病中占據主導地位。
圖1 IgG4-RD中USP25 表達減少，B細胞活化缺陷
02?USP25潛在致病機制探究
為了深入研究USP25在IgG4-RD的作用，作者構建了Usp25基因敲除小鼠，并驗證了USP25下調會促進IL-1β介導的炎癥反應和SMAD3誘導的纖維化。通過RNA測序分析，作者發(fā)現USP25的減少導致RAC1的轉錄本下調，同時大量與RAC1相關的通路發(fā)生變化。進一步的分子生物學實驗證實USP25的下調，會增加肌動蛋白聚合促進了RAC1的泛素化和降解，從而抑制了ALDOA的激活及HIF1-α介導的糖酵解代謝。此外，在USP25缺陷的B細胞中，B細胞受體（BCR）信號小體的組成成分LYN的表達降低，從而降低了BCR信號，導致免疫缺陷。
圖2 RAC1參與B細胞葡萄糖代謝的調節(jié)
1.?該研究發(fā)現 IgG4-RD 中USP25表達下調，進而參與調節(jié)IgG4-RD相關的免疫缺陷、纖維化、炎癥和異常代謝，并探討了潛在的分子機制；
2.?該研究提供IgG4-RD診斷潛在的生物分子標志物——USP25，并構建了合適的動物模型——Usp25基因敲除小鼠，為IgG4-RD的診斷和治療提供幫助；
3.?RNA-seq的深度數據分析聯合分子生物學實驗驗證，協助闡明了USP25相關的生物學意義。
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.