Adv Sci：南方医科大学李茫茫团队发现核转运蛋白成脊髓修复新靶点，补再生转录短板

成年哺乳动物发生脊髓损伤（SCI）后功能难以恢复，很大程度上是由于神经环路重建能力不足。与之相反，周围神经受损后可实现强劲再生，该过程需要受损神经元发生大规模转录组重塑。

近年来，学界针对周围神经系统（PNS）损伤后启动再生应答的固有信号通路已取得大量研究进展。但中枢神经系统（CNS）与PNS存在巨大差异：CNS胞外环境存在强烈再生抑制信号，且中枢神经元自身固有再生能力极弱，因此在PNS中阐明的再生调控机制无法直接套用于中枢损伤修复。

蛋白S-酰化是一种蛋白质翻译后修饰：长链脂肪酸通过硫酯键连接至靶蛋白特定半胱氨酸残基上。棕榈酸是该修饰中最常见、含量最高的脂肪酸，因此S-酰化通常也被称作S-棕榈酰化。

哺乳动物细胞内的S-棕榈酰化主要由含DHHC锌指结构的棕榈酰S-酰转移酶（PAT）家族催化，该家族蛋白均含有保守的DHHC催化基序。该家族共23个成员，其中Zdhhc17（HIP14），是首个被发现可对亨廷顿蛋白（HTT）进行棕榈酰化修饰的神经元PAT。

近年研究显示，Zdhhc17在神经元内同时存在依赖PAT酶活性与不依赖PAT酶活性的双重功能，在神经元发育、突触可塑性及轴突生长中发挥关键调控作用。但在CNS损伤尤其是SCI相关研究中，人们对Zdhhc17的认知仍十分有限。

受损神经元实现有效再生，需要将损伤信号高效传递至细胞核，激活再生相关基因表达，随后合成并转运各类促再生mRNA与蛋白。核质转运是上述过程的核心调控节点。核转运蛋白（Kaps）是核质转运系统的核心执行分子。

输入蛋白α（KPNA）、核转运蛋白β（KPNB）亚家族蛋白可识别靶蛋白上的核定位信号（NLS）与核输出信号（NES），构成一套精密调控的“分子传送带”，介导细胞质与细胞核之间的双向物质转运。

目前关于Kaps调控神经损伤应答的研究多集中于外周感觉神经元，MikeFainzilber课题组开展的系列研究最为系统完整，该团队发现一条以Kpnb1为核心的逆行损伤信号通路。

输入蛋白α家族蛋白持续表达于正常及受损神经的轴突中；神经损伤后，轴突局部翻译产生Kpnb1与RanBP1，二者组装形成输入蛋白α/β异二聚体并结合动力蛋白，使STAT3等促再生转录因子随转运复合物入核，启动再生相关转录程序。

敲除Kpnb1、竞争性占据输入蛋白NLS结合口袋或扰乱RanGTP酶系统，都会抑制损伤诱导的转录应答，阻碍功能恢复。这套依赖输入蛋白的逆行损伤信号通路关键分子，同样被证实参与中枢神经元再生调控。Kaps棕榈酰化修饰在神经元损伤修复中的功能与机制，至今未见报道。

图形摘要（摘自Advanced Science ）

本课题组前期预实验发现，不完全SCI大鼠模型中Zdhhc17蛋白表达显著下调，间充质干细胞移植可部分恢复其表达水平，提示Zdhhc17对维持脊髓正常神经环路至关重要。本研究利用神经元特异性腺相关病毒（AAV）过表达系统证实，Zdhhc17可依赖自身PAT酶活性有效促进SCI后神经功能恢复。

对皮层神经元中Zdhhc17互作蛋白组进行蛋白质组学分析，发现Zdhhc17可与多种核转运蛋白家族分子结合。本研究进一步筛选得到Kpna2与Ipo9为Zdhhc17全新底物：二者蛋白表达水平与Zdhhc17同步变化，但其mRNA水平无明显改变。

机制实验证实，Zdhhc17介导的棕榈酰化修饰可抑制Kpna2、Ipo9经泛素化途径降解。体内外功能实验进一步证明，Kpna2与Ipo9可促进轴突再生、改善SCI修复效果。本研究构建氧化应激、兴奋性毒性神经元损伤模型，证实Zdhhc17可减少神经元凋亡，并广谱上调多种促再生基因的转录。

综上，本研究证实Zdhhc17介导的核转运蛋白棕榈酰化修饰可作为潜在治疗靶点，用于提升SCI后神经元存活能力、促进轴突再生。

参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.77724