ULK1，是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，也是酵母Atg1（自噬相關(guān)1）的同源物，是一般自噬和線粒體吞噬的核心調(diào)控因子。ULK1與ATG13、RB1CC1/FIP200和ATG101形成復(fù)合體，協(xié)調(diào)自噬和自噬體形成的啟動(dòng)。研究表明，ULK1缺乏會(huì)損害線粒體膜，導(dǎo)致線粒體形態(tài)異常和線粒體膜電位/MMP的喪失。除了自噬作用外，ULK1還維持細(xì)胞代謝穩(wěn)態(tài)并調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)。然而，ULK1在DKD中的調(diào)控機(jī)制仍大多未被充分探討。

2025年11月13日，武漢大學(xué)人民醫(yī)院楊倩團(tuán)隊(duì)在Autophagy（IF=14.3）發(fā)表題為“XIAP-ULK1-mediated mitophagy modulates carnitine metabolism to mitigate diabetic kidney disease”的文章，在糖尿病腎?。―KD）中，確認(rèn)XIAP是調(diào)控ULK1的關(guān)鍵因素。XIAP與ULK1相互作用，促進(jìn)其在K142和K925殘基處的K48連接多泛素化，從而導(dǎo)致ULK1降解。通過(guò)虛擬篩選鑒定了一種天然化合物松果菊苷，作為潛在的ULK1激動(dòng)劑。松果菊苷抑制了K142位點(diǎn)ULK1的泛素化，穩(wěn)定了ULK1表達(dá)并減輕了腎損傷。

本研究強(qiáng)調(diào)了 XIAP-ULK1 介導(dǎo)的線粒體自噬在調(diào)節(jié)肉堿代謝以減緩糖尿病腎病進(jìn)展中的關(guān)鍵作用。我們的研究結(jié)果表明，通過(guò)諸如 L-肉堿補(bǔ)充或 ULK1 激動(dòng)劑松果菊苷等靶向干預(yù)措施恢復(fù) ULK1 的表達(dá)，可能對(duì)糖尿病腎病的治療有益。這些結(jié)果突顯了線粒體質(zhì)量控制在糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中的重要性，并為治療開發(fā)提供了一個(gè)有希望的新方向。

摘要

糖尿病腎?。―KD）是糖尿病的一種主要并發(fā)癥，其特征為腎功能逐漸衰退以及線粒體受損。線粒體自噬是一種選擇性的巨自噬/自噬形式，能夠維持線粒體的質(zhì)量，對(duì)于腎臟的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。然而，線粒體自噬如何將這些途徑與糖尿病腎病聯(lián)系起來(lái)的分子機(jī)制仍不為人所知。本研究探討了由 XIAP-ULK1 介導(dǎo)的線粒體自噬在調(diào)節(jié)肉堿代謝中的作用及其在緩解糖尿病腎病方面的治療潛力。通過(guò)結(jié)合來(lái)自糖尿病腎病患者的腎活檢分析、糖尿病小鼠模型、高糖處理的腎小管上皮細(xì)胞以及分子對(duì)接等方法，我們發(fā)現(xiàn) XIAP 的上調(diào)通過(guò) K48 連接的多聚泛素化導(dǎo)致 ULK1 的降解，從而抑制線粒體自噬并破壞肉堿代謝。通過(guò)使用 ULK1 激動(dòng)劑松果菊苷和 L-肉堿補(bǔ)充劑恢復(fù) ULK1 的表達(dá)，改善了線粒體自噬和肉堿穩(wěn)態(tài)，減輕了糖尿病小鼠模型的腎損傷并增強(qiáng)了線粒體功能。這些研究結(jié)果表明，通過(guò)靶向 XIAP-ULK1 軸來(lái)恢復(fù)線粒體自噬并穩(wěn)定肉堿代謝，有望成為治療糖尿病腎病的有效策略，這凸顯了代謝調(diào)節(jié)在腎臟疾病管理中的重要性。

鑒于目前尚缺乏針對(duì) ULK1 的臨床藥物，我們對(duì)天然化合物進(jìn)行了篩選，以探究其是否能穩(wěn)定 ULK1 的活性，并最終確定了松果菊苷對(duì)維持線粒體完整性和減少線粒體活性氧的抑制作用最為顯著。松果菊苷還逆轉(zhuǎn)了 HG 處理的 TEC 中 LAMP1 和 TOMM20、LC3 和 TOMM20、PINK1 和 TOMM20 以及 PRKN 和 TOMM20 的共定位減少現(xiàn)象。這種作用在 ulk1 基因敲除細(xì)胞中被消除，這表明其作用機(jī)制涉及將 ULK1 靶向至以恢復(fù)線粒體自噬。我們進(jìn)行了系列的生物物理分析，以確認(rèn)松果菊苷與 ULK1 之間的結(jié)構(gòu)相互作用。分子動(dòng)力學(xué)模擬RMSD和RMSF 分析表明，松果菊苷與 ULK1 的復(fù)合物隨著時(shí)間的推移保持穩(wěn)定，具有有利的結(jié)合構(gòu)象和低能量狀態(tài)。表面等離子體共振/SPR 和微尺度熱泳動(dòng)/MST確認(rèn)了松果菊苷與 ULK1 之間的強(qiáng)結(jié)合親和力，親和常數(shù)分別為 1.28×10?6 M 和 1.81×10?7 M。細(xì)胞熱位移測(cè)定法/CETSA 和藥物親和力響應(yīng)靶穩(wěn)定性/DARTS測(cè)定進(jìn)一步表明，松果菊苷通過(guò)增強(qiáng) ULK1 對(duì)熱變性和蛋白酶消化的抵抗力來(lái)穩(wěn)定 ULK1。分子對(duì)接研究支持了松果菊苷與 ULK1 之間強(qiáng)大的結(jié)合親和力，并確定了結(jié)合位點(diǎn)，包括 ILE22、ASP99、GLU93、LYS142、GLN142 和 ASN/143?？紤]到 ULK1 受到泛素化調(diào)節(jié)，并且泛素化發(fā)生在賴氨酸位點(diǎn)。因此，我們進(jìn)一步探究了松果菊苷是否通過(guò) LYS142 位點(diǎn)影響 ULK1 的泛素化過(guò)程。值得注意的是，松果菊苷在抑制具有ULK1 K142 突變殘基的細(xì)胞中 K48 連接的 ULK1 蛋白的泛素化以及恢復(fù)線粒體自噬方面效果較差。這些結(jié)果表明松果菊苷是一種有前景的 ULK1 保持劑，并且有可能成為緩解 DKD 中 TECs 線粒體自噬缺陷的潛在治療候選藥物。

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2025.2581214

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