Adv Sci：刘敏等团队合作揭示了CYLD维持视网膜稳态的作用机制

视网膜色素上皮(RPE)对脱落的光感受器外节的吞噬作用对于视网膜稳态至关重要。吞噬过程失调与不可逆的视网膜退行性疾病有关。然而，RPE细胞吞噬活性背后的分子机制仍然难以捉摸。

2024年10月7日，细胞生态海河实验室刘敏、南开大学周军、Lu Quanlong、俞凡、山东大学杨云帆共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“CYLD Maintains Retinal Homeostasis by Deubiquitinating ENKD1 and Promoting the Phagocytosis of Photoreceptor Outer Segments”的研究论文，该研究为了揭示调节视网膜功能的蛋白质，圆柱瘤病(CYLD)去泛素化酶被确定为光感受器外节吞噬作用的关键调节剂。

CYLD缺陷小鼠表现出异常的视网膜结构和功能。从机制上讲，CYLD与含enkurin结构域的蛋白1(ENKD1)相互作用，并在赖氨酸残基K141和K242处使ENKD1去泛素化。去泛素化的ENKD1与膜细胞骨架连接蛋白Ezrin相互作用，刺激Ezrin微绒毛定位，这对于RPE细胞的吞噬活性至关重要。这些发现揭示了CYLD-ENKD1-Ezrin轴在调节视网膜稳态中的关键作用，可能对视网膜退行性疾病的预防和治疗具有重要意义。

导致视力丧失的视网膜退行性疾病已成为重大的公共卫生负担。视网膜色素上皮（RPE）是位于视网膜最外层的单层规则多边形细胞。在其外表面，RPE与Bruch膜和脉络膜相连，而在其内表面，它与感光细胞外节（OS）相连。感光细胞的不断更新导致部分顶端外节脱落，必须被RPE细胞吞噬和清除才能维持正常的视觉周期。异常的吞噬作用导致感光细胞OS（POS）的异常更新，而POS是年龄相关性黄斑变性（AMD）的主要驱动因素，而AMD是全球最常见的失明原因之一。目前，尚无针对与RPE功能障碍相关的视网膜退行性疾病的有效治疗方法。因此，迫切需要研究调节RPE细胞吞噬功能的机制，为预防和治疗干预措施的发展提供见解。

每个RPE细胞与约30个感光细胞相连，负责清除脱落的POS，这使得RPE细胞成为自然界中最熟练的吞噬细胞类型之一。吞噬作用由RPE细胞表面凸起的微绒毛促进，微绒毛形成一个微绒毛空间，POS的尖端嵌入其中。Ezrin是一种细胞骨架相关蛋白，定位于RPE细胞的顶端微绒毛，并将肌动蛋白丝连接到质膜，从而在微绒毛的形成和维持中起关键作用。Ezrin表达减少或其错误定位会显著降低RPE细胞的吞噬能力。因此，正常的微绒毛结构对RPE细胞的吞噬功能至关重要。

越来越多的证据表明，蛋白质泛素化失调是遗传性和特发性神经退行性疾病（包括AMD）的主要原因。此外，泛素化系统与RPE细胞的吞噬活性有关。在人类中，有数十种去泛素化酶负责从蛋白质中去除泛素修饰。圆柱瘤病(CYLD)去泛素化酶主要从其底物中切割赖氨酸63(K63)连接的多泛素链，从而调节蛋白质-蛋白质相互作用和亚细胞定位。CYLD的去泛素化活性是通过将保守的催化残基半胱氨酸601替换为丝氨酸来消除的，这被称为CYLDC/S。

CYLD的缺失会导致视网膜变性并损害POS吞噬功能。（图源自Advanced Science ）

先前的研究表明，CYLD通过调节蛋白质复合物的组装来调节各种信号通路，包括核因子-кB、Wnt/β-catenin和转化生长因子-β信号。作者之前的研究表明，CYLD通过直接和间接的机制与微管细胞骨架相互作用，从而调节多种细胞过程，包括细胞极化、细胞迁移、细胞连接组装和纤毛发生。作者最近的一项研究表明，CYLD参与调节听力，这是一个与衰老密切相关的生理过程。然而，CYLD是否在其他与年龄相关的神经系统疾病中发挥作用，如视网膜退行性疾病，仍不清楚。

在这项研究中，作者发现CYLD是老年人视网膜中下调最显著的去泛素化酶基因。老年小鼠CYLD缺乏导致RPE吞噬功能受损和视网膜退化。作者随后证明，CYLD通过去泛素化含enkurin结构域的蛋白1(ENKD1)来促进RPE的吞噬功能，ENKD1是一种调节纺锤体方向和纤毛发生的着丝粒/微管相关蛋白。进一步的机制研究表明，CYLD介导的ENKD1去泛素化促进了其与Ezrin的相互作用，这对于维持RPE的微绒毛结构和吞噬功能至关重要。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202404067