足細(xì)胞損傷在糖尿病腎?。―KD）的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，蛋白質(zhì)的去泛素化修飾廣泛參與疾病的發(fā)生和發(fā)展，但具體的調(diào)控機(jī)制仍待探索。

2024年6月，溫州醫(yī)科大學(xué)梁廣課題組在Nature Communications （IF=14.7）上發(fā)表了題為“Podocyte OTUD5 alleviates diabetic kidney disease through deubiquitinating TAK1 and reducing podocyte inflammation and injury”的研究論文。在這項(xiàng)研究中，作者探討了去泛素化酶OTUD5對糖尿病小鼠模型中足細(xì)胞損傷的作用和調(diào)節(jié)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)OTUD5與TGF β激活激酶1（TAK1）相互作用，并通過從TAK1中去除K63連接的泛素來抑制其磷酸化激活，從而足細(xì)胞中的TAK1-MAPK促炎信號通路失活?？傮w而言，作者揭示了足細(xì)胞損傷中的OTUD5-TAK1軸，并強(qiáng)調(diào)了了OTUD5作為DKD治療靶點(diǎn)的潛力。拜譜生物為該研究成果提供了蛋白互作組分析服務(wù)。

英文標(biāo)題：Podocyte OTUD5 alleviates diabetic kidney disease through deubiquitinating TAK1 and reducing podocyte inflammation and injury（Nature Communications，IF=14.7，2024）

客戶單位：溫州醫(yī)科大學(xué)

研究材料：IP磁珠

拜譜提供技術(shù)：蛋白互作組分析

技術(shù)路線：

研究結(jié)果

01、鑒定OTUD5是足細(xì)胞炎癥和損傷的調(diào)節(jié)因子

轉(zhuǎn)錄組測序、qPCR以及免疫熒光染色等實(shí)驗(yàn)表明OTUD5在HG/PA攻擊的足細(xì)胞和糖尿病腎組織中下調(diào)。在體內(nèi)，患有2型糖尿?。═2DM）的小鼠腎皮層中OTUD5蛋白和mRNA的水或1型糖尿?。═1DM）也低于對照組。作者進(jìn)一步從T2DM或T1DM小鼠中分離出原代足細(xì)胞，并觀察到OTUD5表達(dá)出現(xiàn)類似降低的情況。通過基因敲除證明足細(xì)胞特異性O(shè)TUD5敲除顯著加劇了糖尿病小鼠的足細(xì)胞損傷和DKD（圖1）。

圖1| 鑒定OTUD5是足細(xì)胞炎癥和損傷的調(diào)節(jié)因子

(圖源：Zhao Y., et al., Nat Commun., 2024)

02、鑒定TAK1作為OTUD5的潛在底物蛋白

為了鑒定足細(xì)胞中OTUD5的底物，作者使用OTUD5過表達(dá)的MPC5細(xì)胞進(jìn)行了蛋白互作組分析（圖2a）。在鑒定結(jié)果前15個OTUD5結(jié)合蛋白中，TAK1引起了作者的注意（圖2b）。作者假設(shè)OTUD5通過去泛素化足細(xì)胞中的TAK1負(fù)向調(diào)節(jié)炎癥和損傷，免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)了足細(xì)胞中OTUD5和TAK1之間的內(nèi)源性相互作用（圖2c），此外，將Flag-OTUD5和His-TAK1質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染到NIH/3T3細(xì)胞中，證實(shí)了OTUD5和TAK1之間的外源相互作用（圖2e）。接下來，作者探討了OTUD5對TAK1去泛素化的機(jī)制。如圖2f所示，OTUD5過表達(dá)降低了NIH/3T3細(xì)胞中TAK1的泛素化。還在有或沒有OUTD5的NIH/3T3細(xì)胞中共轉(zhuǎn)染TAK1質(zhì)粒和K48或K63突變的泛素質(zhì)粒，并觀察到OTUD5減少了TAK1的K63連接泛素化，而不是K48連接的泛素化（圖2g）。

圖2| 鑒定TAK1作為OTUD5的潛在底物蛋

(圖源：Zhao Y., et al., Nat Commun., 2024)

03、抑制TAK1可消除OTUD5CKO-T2DM小鼠中加重的足細(xì)胞損傷和DKD

為了確定體內(nèi)OTUD5-TAK1調(diào)節(jié)軸，作者使用特異性TAK1抑制劑Takinib去飼喂Otud5FL/FL-T2DM小鼠和OTUD5CKO-T2DM小鼠，生化分析和組織化學(xué)染色揭示了Takinib改善了OTUD5CKO-T2DM小鼠腎臟的功能和結(jié)構(gòu)損傷。電子顯微鏡和免疫熒光染色顯示Takinib顯著減輕了OTUD5CKO-T2DM小鼠中加劇的足細(xì)胞損傷。炎性細(xì)胞因子的mRNA水平顯示出類似的變化趨勢。這些發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)TAK1受到抑制時，足細(xì)胞OTUD5缺陷不會加重足細(xì)胞損傷，表明TAK1激活介導(dǎo)了OTUD5缺失對DKD病理的影響（圖3）。此外發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞特異性過表達(dá)OTUD5減輕了T2DM小鼠的足細(xì)胞損傷和DKD，同時腎臟中TAK1泛素化和磷酸化降低。

圖3| 抑制TAK1可消除OTUD5CKO-T2DM小鼠中加重的足細(xì)胞損傷和DKD

(圖源：Zhao Y., et al., Nat Commun., 2024)

文章小結(jié)

本研究通過轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)糖尿病背景下足細(xì)胞中去泛素化酶OTUD5表達(dá)下調(diào)，通過蛋白互作組分析發(fā)現(xiàn)炎癥調(diào)控蛋白TAK1是OTUD5的潛在底物蛋白。本研究顯示OTUD5介導(dǎo)的TAK1 K158位點(diǎn)的去泛素化阻止了TAK1與TAB2的相互作用和TAK1的磷酸化。這表明TAK1與TAB2復(fù)合物的形成可能是一個動態(tài)調(diào)控的過程，泛素介導(dǎo)的TAK1構(gòu)象變化影響了它與TAB2的結(jié)合。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將OTUD5定位為TAK1激活的抑制劑，這可能作為一種替代的治療策略來調(diào)控TAK1的過度激活。

圖4| OTUD5通過去泛素化TAK1減輕足細(xì)胞炎癥與損傷，延緩糖尿病腎病進(jìn)展

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拜譜小結(jié)

本研究采用多組學(xué)技術(shù)及體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并證明DKD患者足細(xì)胞中OTUD5水平降低導(dǎo)致TAK1的泛素化水平升高，進(jìn)而促進(jìn)TAK1磷酸化激活，導(dǎo)致足細(xì)胞損傷、腎臟結(jié)構(gòu)和功能受損，強(qiáng)調(diào)了OTUD5作為DKD有前途的治療靶點(diǎn)的潛力。其中拜譜生物提供了蛋白互作組分析。泛素化/去泛素化作為一種經(jīng)典蛋白翻譯后修飾，在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、定位和功能方面起著重要作用，參與多種疾病的病理過程。拜譜生物已研發(fā)完成并建立了完善成熟的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、翻譯后修飾組學(xué)（如泛素化修飾）、代謝組學(xué)以及多組學(xué)聯(lián)合產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)體系，助力發(fā)表高分文獻(xiàn)，歡迎致電咨詢！

參考文獻(xiàn)：

Zhao Y, Fan S, Zhu H, Zhao Q, Fang Z, Xu D, Lin W, Lin L, Hu X, Wu G, Min J, Liang G. Podocyte OTUD5 alleviates diabetic kidney disease through deubiquitinating TAK1 and reducing podocyte inflammation and injury. Nat Commun. 2024 Jun 27;15(1):5441. doi: 10.1038/s41467-024-49854-1