泛素特异性蛋白酶25通过去泛素化NLRP3并负调控心肌细胞中NLRP3炎症小体活性来改善心肌缺血再灌注损伤

背景：心肌缺血再灌注损伤（MI/RI）限制了心肌再灌注治疗的效果，且缺乏有效的防治方法。去泛素化酶（DUBs），特别是泛素特异性蛋白酶（USP）家族的成员，是泛素化修饰过程中的关键蛋白，在MI/RI中发挥重要作用。因此，我们旨在研究USP家族成员USP25在MI/RI中的作用及其分子机制。方法：应用转录组测序评估缺氧/复氧（H/R）期间USP家族的差异表达，并通过定量聚合酶链反应在人及小鼠心脏样本和心肌细胞中进行验证。使用野生型或USP25−/−小鼠建立MI/RI模型。采用免疫共沉淀（Co-IP）结合液相色谱-串联质谱分析筛选H/R诱导的心肌细胞损伤中USP25的潜在底物蛋白。使用TUNEL和Hoechst/碘化丙啶染色及western blot检测焦亡水平。此外，使用AAV9载体在NLRP3−/−小鼠中实现心肌细胞特异性USP25过表达，以验证USP25与NLRP3相互作用的生物学功能。结果：我们发现，在I/R诱导的小鼠心脏组织和原代心肌细胞中，USP25的表达水平呈时间依赖性显著降低。USP25缺失加重了小鼠MI/RI并加剧了I/R诱导的心脏重构。机制上，USP25直接结合NLRP3蛋白，并通过其活性位点C178在K243残基处对NLRP3进行K63连接的去泛素化，从而阻碍NLRP3-ASC相互作用和ASC寡聚化，抑制心肌细胞中NLRP3的激活和焦亡。我们进一步表明，心肌细胞中USP25的过表达改善了小鼠MI/RI，而当NLRP3被敲除时，这种保护作用消失。结论：我们的研究表明，USP25通过调节NLRP3激活及其介导的焦亡来改善MI/RI。这一发现扩展了USP25在心血管疾病中的保护作用，并为未来基于USP25的药物开发治疗MI/RI提供了实验基础。要点：-去泛素化酶USP25在心肌缺血再灌注损伤（MI/RI）心肌组织中下调。-USP25缺失加重了小鼠MI/RI，而心肌细胞中USP25过表达减轻了这种病理表型。-USP25直接与NLRP3蛋白相互作用，并通过其活性位点C178在K243残基处通过K63连接去泛素化NLRP3，从而影响NLRP3-ASC相互作用和ASC寡聚化，抑制心肌细胞中NLRP3的激活和焦亡。