Cell Death Differ︱肖飛、田鑫團(tuán)隊揭示巴豆酰化修飾通過調(diào)控GABA囊泡釋放參與顳葉癲癇的新機(jī)制

撰文︱劉燕

審閱︱肖飛

近日 ，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 神經(jīng)內(nèi)科肖飛、田鑫團(tuán)隊 在 Cell Death and Differentiation 期刊 發(fā)表題為Crotonylation of STXBP1 exacerbates seizure susceptibility by impairing GABAergic synaptictransmission的 研究論文，闡明了巴豆酰化修飾通過調(diào)控STXBP1的K98位點功能參與SNARE復(fù)合物的組裝影響突觸囊泡釋放，進(jìn)而調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性和癲癇易感性的具體機(jī)制，為顳葉癲癇的治療提供了新思路。

為探究巴豆酰化修飾在顳葉癲癇發(fā)生中的具體作用，作者通過腹腔注射巴豆酸鈉增強(qiáng)小鼠體內(nèi)的蛋白修飾水平，并對癲癇易感性進(jìn)行了系統(tǒng)評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海馬區(qū)蛋白的巴豆酰化水平升高，不僅顯著加劇了小鼠的癲癇易感性，還直接損害了抑制性突觸的傳遞。進(jìn)一步研究表明，這一調(diào)控作用并非通過傳統(tǒng)的組蛋白修飾調(diào)控基因表達(dá)實現(xiàn)，而是獨立于轉(zhuǎn)錄過程的非組蛋白依賴性途徑，提示巴豆酰化可能通過直接修飾突觸相關(guān)蛋白，參與了癲癇發(fā)生的病理過程。

為了系統(tǒng)性地尋找在癲癇形成過程中被巴豆酰化修飾調(diào)控的關(guān)鍵蛋白， 作者 首先對海馬組織進(jìn)行了巴豆酰化修飾組學(xué)檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，突觸囊泡循環(huán)相關(guān)的蛋白家族是此次修飾調(diào)控的主要對象。其中，一個關(guān)鍵靶點 ——STXBP1 蛋白上的第 98 位賴氨酸（ K98 ）引起了團(tuán)隊的高度關(guān)注 ， 在癲癇潛伏期，該位點的巴豆酰化水平出現(xiàn)了顯著下調(diào)。這一變化究竟只是疾病的伴隨現(xiàn)象，還是推動病程發(fā)展的 “ 罪魁禍?zhǔn)?” 之一？為了回答這個問題，研究人員構(gòu)建了 Stxbp1 K98Q 點突變小鼠，這種小鼠可以增強(qiáng) STXBP1 K98 位點的巴豆酰化狀態(tài)。

隨后的分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng) STXBP1 的 K98 位點發(fā)生巴豆酰化修飾后，它與 SNARE 復(fù)合體核心蛋白 STX1B 的 結(jié)合 不再緊密，兩者的相互作用顯著減少。 并導(dǎo)致兩者 在突觸前活性區(qū)的精準(zhǔn)定位也隨之減少。這意味著， STXBP1 巴豆酰化修飾可能通過影響蛋白間的相互作用，損害了突觸前 SNARE 復(fù)合物的正常組裝。進(jìn)一步的電生理實驗表明， STXBP1 K98cr （即巴豆酰化修飾）主要損害了神經(jīng)元的自發(fā)性神經(jīng)遞質(zhì)釋放，且這種損害對抑制性神經(jīng)傳遞的影響尤為突出。

總結(jié)來看，這項研究揭示 ， 在癲癇潛伏期， STXBP1 K98 位點的巴豆酰化水平下調(diào)，干擾了其與 STX1B 的結(jié)合與定位，進(jìn)而特異性地?fù)p害了抑制性（ GABA 能）囊泡的釋放。這一過程打破了大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中興奮與抑制的平衡，最終可能成為驅(qū)動癲癇發(fā)生的關(guān)鍵一環(huán)。

在明確了 STXBP1 K98cr 對抑制性突觸傳遞的損害后，作者進(jìn)一步探究了這一位點修飾是否真正推動癲癇的發(fā)生發(fā)展 。 研究團(tuán)隊首先在 PTZ 誘導(dǎo)的急性 驚厥 模型中進(jìn)行了驗證。結(jié)果顯示，雖然 Stxbp1 K98Q 突變小鼠與對照組的總體點燃 率 相似，但在點燃進(jìn)程的早期階段，突變組小鼠在每個 10 分鐘觀察窗口內(nèi)的累積點燃數(shù)量明顯更高，且達(dá)到完全點燃所需的時間更短、所需藥物劑量也更低。這表明 ， STXBP1 K98cr 修飾顯著降低了癲癇發(fā)作的閾值。進(jìn)一步 ， 作者構(gòu)建了慢性顳葉癲癇模型，并通過連續(xù)腦電圖記錄評估小鼠的自發(fā)性癲癇發(fā)作情況。結(jié)果顯示， Stxbp1 K98Q 小鼠的日均癲癇樣放電頻率顯著高于對照組， 表明 STXBP1 K98cr 不僅 增加了癲癇易感性， 還加劇了慢性期的癲癇負(fù)擔(dān)。綜合來看， STXBP1 K98 位點的巴豆酰化修飾通過削弱抑制性突觸釋放，打破了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的興奮 / 抑制平衡，最終成為癲癇易感性增加和病程加重的重要推手。

為探究 STXBP1 K98cr 在癲癇發(fā)生中的調(diào)控機(jī)制，研究人員聚焦于潛在的去巴豆酰化酶 和巴豆酰化修飾轉(zhuǎn)移酶。首先， 目前已知的去巴豆酰化酶 （ HDAC1/2/3/8 及 SIRT1-3 ） 并非癲癇中 STXBP1 巴豆酰化水平下調(diào)的關(guān)鍵調(diào)控因子 。 隨后，研究團(tuán)隊對已知介導(dǎo)巴豆酰化修飾的酰基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行了篩選，包括 p300 、 CREB 結(jié)合蛋白、 MOF 以及 p300/CBP 相關(guān)因子。結(jié)果顯示， p300 是調(diào)控 STXBP1 巴豆酰化修飾的關(guān)鍵酶，而癲癇模型中 STXBP1 巴豆酰化水平的降低可能源于其與 p300 相互作用的減少。

文章結(jié)論與討論

本研究聚焦于翻譯后修飾的動態(tài)調(diào)控，揭示了蛋白質(zhì)巴豆酰化在癲癇發(fā)生中的關(guān)鍵作用。作為一種新型修飾，巴豆酰化的病理意義已從組蛋白表觀調(diào)控擴(kuò)展到非組蛋白功能調(diào)節(jié)。在本研究中，與組蛋白巴豆酰化的全局性轉(zhuǎn)錄效應(yīng)不同， 作者 的發(fā)現(xiàn)表明非組蛋白靶點（如 STXBP1 K98 ）的位點特異性巴豆酰化通過精確調(diào)控突觸囊泡動力學(xué)，直接參與癲癇潛伏期的病理重塑。這些發(fā)現(xiàn)極大地推進(jìn)了巴豆酰化在癲癇中作用的認(rèn)識。

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科博士后 劉燕、 博士研究生 宋菲、碩士 研究生 郭妍麟 為論文的共同第一作者，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 肖飛 教授、老年科田鑫教授為本文的通訊作者。

https://www.nature.com/articles/s41418-026-01688-8

制版人：十一

BioArt

Med

Plants

人才招聘

學(xué)術(shù)合作組織

（*排名不分先后）

轉(zhuǎn)載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權(quán)歸文章作者所有，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉(zhuǎn)載，作者擁有所有法定權(quán)利，違者必究。