国家肾脏病中心刘志宏院士虚拟筛选鉴定去泛素化酶USP46激活剂阿卡波糖，减轻糖尿病肾病足细胞损伤
发布时间：
2026-04-06
糖尿病肾病（DN）发病机制与足细胞有关。尽管已有研究证实泛素-蛋白酶体系统（UPS）在足细胞稳态中很重要，但介导DN足细胞损伤的特异性去泛素化酶（DUB）仍未明确。
3月11日，东部战区总医院国家肾脏疾病临床医学研究中心刘志红院士团队基于生信分析、RNA-seq和泛素化组学发现，足细胞特异性缺失USP46会导致TDP-43蛋白在胞质异常聚集，加重DN病理。虚拟筛选鉴定经典降糖药阿卡波糖可作为USP46激动剂，通过激活该酶有效抑制TDP-4聚集，从而改善DN小鼠足细胞损伤与蛋白尿，且这一作用独立于其降糖效应。
标题：Acarbose ameliorates podocyte injury and glomerular lesions in diabetic nephropathy through USP46 activation.
译名：阿卡波糖通过激活USP46改善糖尿病肾病足细胞损伤和肾小球病变
影响因子：IF=14.7/Q1
期刊：Science translational medicine
发表时间：2026年3月11日
核心结果
- 糖尿病状态下足细胞USP46表达下调
研究使用团队先前的全基因组表达谱（DN患者 vs 健康对照）和独立队列的RNA测序（93例DN患者+30例健康对照）数据，发现去泛素化酶USP46在DN中显著下调，且与蛋白尿负相关、与eGFR正相关。
多个公共数据库（转录组和单细胞测序数据）、人肾组织、糖尿病小鼠、高糖细胞的免疫荧光实验进一步证实，USP46在DN足细胞中特异性下调。还分析了其他足细胞病如FSGS、膜性肾病（MN），发现USP46也降低。表明USP46表达下调参足细胞损伤的发病过程，尤其在DN中最为关键。
- 足细胞特异性USP46缺失导致蛋白尿并加重DN肾小球损伤
为探索USP4对DN发病中足细胞损伤的作用，构建了足细胞特异性Usp46敲除小鼠，基因型鉴定、WB和免疫荧光染色，确认成功敲除。随后用高脂饮食+链脲佐菌素（STZ）诱导DN模型。
PAS染色、TEM和免疫荧光染色显示，非DN状态下，Usp46-PKO小鼠出现自发性蛋白尿（UACR升高），系膜基质扩张，轻度足突融合。DN状态下损伤进一步加重，足细胞标志物WT1、synaptopodin、NPHS2明显减少。因此足细胞特异性缺失Usp46会导致自发性蛋白尿和足细胞损伤，说明USP46在维持足细胞稳态中起关键作用。
- USP46缺失引发泛素聚集与TDP-43胞质聚集损伤
为探讨USP46缺乏导致足细胞损伤的潜在机制，研究在体外培养的足细胞中特异性敲低USP46，足细胞标志物ACTN4、CD2AP、WT1表达均下降。表明USP46缺乏与体外足细胞损伤有关。
WB实验显示，USP46敲低的足细胞中总泛素化蛋白水平显著升高，免疫荧光也证实泛素蛋白在细胞内聚集，TEM观察到细胞核周围出现聚集物。团队基于前期蛋白质组学和泛素化组学数据，发现USP46敲低后，TDP-43从细胞核转位至胞质，并形成聚集。随后在Usp46-PKO小鼠、糖尿病Usp46-PKO小鼠及DN患者肾组织中再次证实TDP-43在足细胞胞质中聚集。
还分析并比较了五种自噬受体蛋白的表达丰度，显示USP46敲低足细胞中TAX1BP1积聚，溶酶体标志物LAMP1表达增强。而USP46过表达抑制了葡萄糖诱导的TDP-43的胞质移位和聚集，恢复了足细胞标志物WT1表达，并逆转了足细胞中TAX1BP1的上调。表明USP46缺失会导致泛素化蛋白异常累积，并引发TDP-43核转位与胞质聚集。
- USP46去除TDP-43的K63连接多泛素化
质谱数据显示，TDP-43在赖氨酸残基K97和K263处表现出泛素化增加。为明具体位点与泛素链类型，构建了相应突变体：K97R/Q、K263R/Q（R模拟去泛素化，Q模拟永久泛素化）。
共焦显微镜显示，WT TDP-43、K97R、K263R主要定位于细胞核，K97Q、K263Q出现胞质聚集。Co-IP观察到USP46与TDP-43及其突变体的相互作用。进一步发现，USP46仅能去除K97位点的K63型多泛素化，其过表达可逆转K97Q导致的TDP-43胞质聚集，对K263Q无效。表明USP46减少了K63连接的TDP-43的泛素化，从而抑制其聚集。
- 虚拟筛选鉴定阿卡波糖为USP46激动剂
鉴于USP46功能依赖其与配体WDR20/48蛋白的相互作用，因此以两者结合界面为靶点，使用包含19,296个活性化合物的小分子库进行虚拟筛选。阿卡波糖在靶向WDR20/WDR48-USP46界面中排名第一。SPR证实阿卡波糖与USP46的强相互作用。
在足细胞中，阿卡波糖呈时间依赖性和剂量依赖性上调USP46表达，不影响其同源蛋白USP12。随后评估其对足细胞损伤及TDP-43聚集的影响。高糖刺激下，足细胞中WT1下调、TAX1BP1上调，TDP-43从核内转到胞质并聚集，阿卡波糖可逆转这一效应。在氧化型低密度脂蛋白（oxLDL）诱导的足细胞损伤中，阿卡波糖同样有效。表明阿卡波糖可作为USP46激动剂。
- 阿卡波糖抑制DN小鼠足细胞损伤并减轻蛋白尿和肾小球病变
最后，研究体内评估了阿卡波糖疗效。首先探索了不依赖于阿卡波糖降血糖活性的肾脏保护作用，研究者设计了两种给药途径，口服灌胃和皮下注射。HPLC定量肾组织中阿卡波糖浓度。
口服给药：肾脏阿卡波糖浓度极低，显著降低血糖和GHbA1c。
皮下注射：低剂量也能达到高肾脏浓度，对血糖和GHbA1c无显著影响。剂量依赖性降低UACR和血清肌酐，效果显著优于口服给药。
功能上，皮下注射阿卡波糖可显著改善db/db小鼠肾小球系膜基质扩张、足突融合和足细胞丢失（WT1阳性细胞增加），剂量依赖性恢复USP46和WT1表达。然而，这些治疗效果在Usp46-PKO小鼠中被消除。表明阿卡波糖靶向USP46具有抑制足细胞损伤，恢复足细胞数量，减少蛋白尿和DN肾小球病变的潜力。
文章总结
本研究者首先通过DN患者肾小球转录组，发现USP46在DN中下调，肾活检组织、db/db小鼠模型及高糖处理的足细胞中得到验证。随后构建了足细胞特异性Usp46敲除小鼠（Usp46^PKO）证实其功能，结合泛素化组学和Co-IP等确证USP46去除TDP-43 K97位点的K63链接泛素化，从而阻止其从核内转位至胞质聚集。虚拟筛选和SPR证实阿卡波糖为USP46激活剂，小鼠实验证明其通过非降糖依赖机制保护足细胞、减轻蛋白尿和肾小球病变。
相关新闻
微信公众号