STUB1通过K63连接的泛素化稳定sirtuin 6以促进NRF2去乙酰化,从而增强脊髓损伤后的抗铁死亡能力

STUB1 stabilizes sirtuin 6 via K63-linked ubiquitination to promote NRF2 deacetylation for enhanced ferroptosis resistance after spinal cord injury

作者信息Zhuanghui Wang, Wu Ye, Jiaxing Wang, Xuhui Ge, Yufeng Zhu, Wei Liu, Qinghong Ma, Weihua Cai, Yuluo Rong
PMID42751548
发布时间2026-07-14
DOI10.1093/burnst/tkag047

实验完整度

高

涵盖小鼠SCI模型、原代神经元、NRF2-KO小鼠及IP/MS、Co-IP、泛素化等功能与机制验证

主要模型

C57BL/6小鼠T8脊髓损伤模型 原代小鼠皮层神经元机械划伤模型 NRF2-KO小鼠脊髓损伤模型 HEK293T细胞

重点核对

SCI小鼠模型:8周龄雄性C57BL/6,T8段打击损伤,打击器Model 68097,5 g重物从6.5 cm高度落下 原代神经元处理:erastin 12 µM处理24 h;机械划伤4×4网格(4-mm间距) AAV注射:5×109 vg,1 μL,200 nL/min,损伤中心头尾各1 mm,深度1 mm Ferrostatin-1处理:1 mg/kg/day,SCI前7天开始腹腔注射,每日一次至处死 行为学评估时间点:伤后第1、3、7、14、21、28天

摘要

背景:脊髓损伤(SCI)是一种严重的创伤性病症,治疗方法有限。铁死亡是一种铁依赖性的受控细胞死亡类型,参与SCI病理过程。然而,SCI后调控铁死亡的分子机制仍不完全清楚。因此,本研究旨在阐明SIRT6在SCI后神经元铁死亡中的调控作用,鉴定其上游调节因子和下游靶点,并评估靶向该通路对功能恢复的治疗潜力。方法:在SCI小鼠模型和原代神经元中评估铁死亡标志物。通过慢病毒载体和腺相关病毒载体调控Sirtuin 6(SIRT6)表达。通过免疫沉淀结合质谱和共免疫沉淀鉴定蛋白质相互作用。使用泛素突变体进行泛素化测定。使用核转录因子红系2相关因子2敲除(NRF2-KO)小鼠进行体内验证。通过Basso小鼠量表评分、转棒试验、足迹分析和肌电图评估功能恢复。结果:SCI后以及erastin诱导的铁死亡过程中,SIRT6表达下调。SIRT6过表达抑制铁死亡并触发功能恢复,而SIRT6抑制则加剧这些效应。机制上,SIRT6与NRF2相互作用并使其去乙酰化,促进其核转位和抗氧化基因激活。STIP1同源性和含U-box蛋白1(STUB1)被鉴定为上游调节因子,通过其U-box结构域与SIRT6物理相互作用。STUB1通过促进K63连接的泛素化稳定SIRT6,保护其免受蛋白酶体降解。STUB1过表达抑制铁死亡并改善功能恢复,这些效应被SIRT6敲低或NRF2-KO所消除。结论:STUB1/SIRT6/NRF2轴代表一条新的调控通路,可抑制神经元铁死亡并促进SCI后功能恢复。靶向该轴可能为SCI提供一种前瞻性治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
阐明SIRT6在脊髓损伤后神经元铁死亡中的调控作用,鉴定其上游调节因子和下游靶点,并评估靶向该通路的治疗潜力。
核心机制
STUB1通过K63连接的泛素化稳定SIRT6,SIRT6与NRF2相互作用并使其去乙酰化,促进NRF2核转位和抗氧化基因激活,从而抑制神经元铁死亡。
主要证据
在SCI小鼠模型和原代神经元中,SIRT6过表达抑制铁死亡并促进功能恢复;IP/MS和Co-IP鉴定STUB1与SIRT6相互作用;泛素化实验证实STUB1介导K63连接的SIRT6泛素化;NRF2-KO小鼠中STUB1/SIRT6的保护效应被消除。
研究意义
STUB1/SIRT6/NRF2轴是SCI后抑制神经元铁死亡和促进功能恢复的新型调控通路,靶向该轴可能为SCI治疗提供前瞻性策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

SCI后铁死亡及SIRT6表达检测

验证SCI后是否发生铁死亡以及SIRT6表达变化

建立小鼠SCI模型,在伤后多个时间点检测铁死亡标志物ACSL4、GPX4、Fe2+、MDA、GSH、ROS及SIRT6表达,并通过免疫荧光定位SIRT6细胞类型

2

体外铁死亡模型建立及SIRT6变化检测

在体外验证铁死亡及SIRT6表达变化

原代皮层神经元培养7天后,进行机械划伤损伤或erastin处理,检测SIRT6、ACSL4、GPX4表达及细胞活力、Fe2+、MDA、GSH、ROS水平

3

SIRT6在体外对铁死亡的调控验证

验证SIRT6过表达或敲低对erastin诱导的神经元铁死亡的影响

使用慢病毒调控SIRT6表达,检测铁死亡相关蛋白、细胞活力、Fe2+、MDA、GSH、ROS及线粒体形态

4

SIRT6在体内对铁死亡及功能恢复的影响

验证SIRT6过表达在SCI小鼠中抑制铁死亡并促进功能恢复

SCI后立即注射AAV-SIRT6或AAV-Con,检测铁死亡标志物、氧化应激、轴突再生、神经元存活及行为学功能

5

SIRT6与NRF2相互作用及去乙酰化验证

验证SIRT6是否与NRF2结合并使其去乙酰化,促进核转位

Co-IP检测内源和外源SIRT6与NRF2相互作用;敲低SIRT6检测NRF2乙酰化水平及核转位;过表达SIRT6并敲低NRF2检测铁死亡指标

6

STUB1与SIRT6相互作用及泛素化类型鉴定

鉴定STUB1与SIRT6的相互作用及STUB1介导的泛素化类型

IP/MS鉴定SIRT6相互作用蛋白;Co-IP验证内源和外源STUB1与SIRT6相互作用;构建STUB1截短体定位结合结构域;泛素化实验使用泛素突变体确定连接类型

7

STUB1在体内通过SIRT6抑制铁死亡并促进功能恢复

验证STUB1是否通过稳定SIRT6在体内抑制铁死亡并促进功能恢复

SCI后注射AAV-STUB1和/或AAV-shSIRT6,检测铁死亡标志物、氧化应激、轴突再生、神经元存活及行为学功能

8

NRF2在STUB1/SIRT6介导的神经保护中的作用验证

验证NRF2是否为STUB1/SIRT6介导的神经保护所必需

在NRF2-KO小鼠中注射AAV-Con、AAV-SIRT6或AAV-STUB1,检测铁死亡相关蛋白、行为学功能、轴突再生和神经元存活

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
打击器(Model 68097)RWD68097
DMEM/F12(1:1)完全培养基----
neurobasal维持培养基----
多聚-L-赖氨酸Sigma-Aldrich--
胰蛋白酶Thermo Fisher Scientific--
MG132BeyotimeS1748
CHXMedChemExpressHY-12320
erastinBeyotimeSC0224
Ferrostatin-1MedChemExpressHY-100579
Trizol试剂Invitrogen--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
ABI 7900快速实时PCR系统applied biosystems--
Lipofectamine 3000试剂Invitrogen--
AlexaFluor 488或594Jackson ImmunoResearch--
DAPIInvitrogen--
荧光显微镜(Stellaris STED)LEICA--
Cell Counting Kit-8Dojindo--
酶标仪(ELx800)Bio-Tek--
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒Abcamab118970
谷胱甘肽检测试剂盒Sigma-AldrichCS0260
铁含量检测试剂盒Abcamab83366
活性氧检测试剂盒Beyotime--
流式细胞仪(FACSCalibur)BD Biosciences--
DHEThermo Fisher Scientific--
Tecnai电子显微镜FEI Corporation--
RIPA裂解液Beyotime--
HRP偶联二抗Jackson ImmunoResearch--
protein A/G琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnology--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
SCI动物模型建立
小鼠品系、周龄、性别、损伤节段、打击器型号、打击重量和高度、麻醉方式、术后护理
阅读提示:Methods中Animals and SCI model小节
AAV注射
AAV血清型、启动子、注射剂量、体积、注射速度、注射位点、注射深度
阅读提示:Methods中Adeno-associated virus infection小节
原代神经元培养与体外损伤
小鼠出生后天数、脑区、消化酶、培养基成分、接种密度、划伤工具和网格参数
阅读提示:Methods中Cell lines and primary neuron culture及In vitro mechanical scratch injury小节
erastin处理
erastin浓度、处理时间、溶剂
阅读提示:Methods中Cell lines and primary neuron culture小节及Figure 2、3图注
Ferrostatin-1处理
给药剂量、途径、起始时间、频率
阅读提示:Methods中Animals and SCI model小节
行为学评估
评估时间点、盲法设计、随机化方法、BMS评分标准、转棒参数、足迹分析染料
阅读提示:Methods中Functional behavioral analysis、Basso mouse scale、Rotarod test、Footprint analysis小节
泛素化实验
泛素突变体类型、转染质粒、MG132处理浓度和时间、IP抗体
阅读提示:Methods中Plasmids and lentiviral infection及Results中泛素化实验描述
IP/MS
抗体、beads、裂解液、质谱平台
阅读提示:Methods中Immunoprecipitation with mass spectrometry (IP/MS)小节