近日，1331.c.om.银河游戏合作单位华中科技大学同济医学院基础医学院刘超红教授团队在Nature Communications（IF16.6,JCR Q1）上发表了题为“Expression of USP25 associates with fibrosis, inflammation and metabolism changes in IgG4-related disease”的研究成果。该研究专注于泛素特异性蛋白酶25 (USP25)的表达与IgG4相关性疾病(IgG4-related disease,IgG4-RD）之间的关联。基于GenoLab M高通量测序平台的转录组测序结果，研究团队分析了IgG4-RD相关基因和通路的转录组水平变化，发现USP25可能与IgG4-RD的发病机制密切相关。通过进一步的分子生物学实验，证实了USP25在IgG4-RD中表达明显下调，并通过参与多种信号通路，调节IgG4-RD特有的病理过程，包括纤维化、炎症反应和代谢改变等。该研究为理解IgG4-RD的复杂发病机制提供了新的见解，并为疾病的诊断和治疗提供了潜在生物标志物和有效动物模型。
IgG4-RD是近年来新定义的一种由免疫介导的慢性炎症伴纤维化的疾病，可累及全身多个组织和器官。IgG4-RD患者可能出现线粒体功能障碍、B细胞代谢失调、炎症、纤维化、免疫失调等一系列临床表现。已有研究报道，特异性B细胞亚群的免疫失调是IgG4-RD发病机制的关键，然而，导致B细胞功能失调和IgG4-RD疾病的具体分子机制尚不清楚。因此，作者通过RNA-seq，锁定USP25作为疾病相关的关键基因，其在IgG4-RD中显著下调，可能是疾病发展的关键因素。通过详细的分子生物学实验进一步探讨了USP25在疾病中的作用和可能的分子机制，为理解和治疗IgG4-RD提供了新的科学依据。
01 RNA-seq助力发现疾病关键基因USP25
在IgG4-RD的研究中，通过流式细胞仪分析，作者发现浆母细胞和记忆B细胞的占比增加，而初始B细胞和过渡性B细胞的占比减少，这种B细胞亚群的变化可能在疾病发病机制中扮演重要角色。B细胞bulk RNA-seq数据的KEGG富集分析显示，IL-17信号通路在IgG4-RD中可能起到关键作用，而USP25作为该通路中的一个关键调节因子，其转录本水平在IgG4-RD中降低，表明USP25可能参与了IL-17诱导的信号转导和炎症反应。PCR及Western Blot证实了USP25表达下调。单细胞RNA-seq分析确定了 IgG4-RD的11个B细胞亚群，其中，在总记忆B细胞和总初始B细胞（包括静息态初始B细胞BN-R和激活态初始B细胞BN-A）亚群中，USP25的表达都明显降低，与bulk RNA-seq中USP25的下调结果一致，提示这两个B细胞亚群可能在疾病发病中占据主导地位。
图1 IgG4-RD中USP25 表达减少，B细胞活化缺陷
02 USP25潜在致病机制探究
为了深入研究USP25在IgG4-RD的作用，作者构建了Usp25基因敲除小鼠，并验证了USP25下调会促进IL-1β介导的炎症反应和SMAD3诱导的纤维化。通过RNA测序分析，作者发现USP25的减少导致RAC1的转录本下调，同时大量与RAC1相关的通路发生变化。进一步的分子生物学实验证实USP25的下调，会增加肌动蛋白聚合促进了RAC1的泛素化和降解，从而抑制了ALDOA的激活及HIF1-α介导的糖酵解代谢。此外，在USP25缺陷的B细胞中，B细胞受体（BCR）信号小体的组成成分LYN的表达降低，从而降低了BCR信号，导致免疫缺陷。
图2 RAC1参与B细胞葡萄糖代谢的调节
1. 该研究发现 IgG4-RD 中USP25表达下调，进而参与调节IgG4-RD相关的免疫缺陷、纤维化、炎症和异常代谢，并探讨了潜在的分子机制；
2. 该研究提供IgG4-RD诊断潜在的生物分子标志物——USP25，并构建了合适的动物模型——Usp25基因敲除小鼠，为IgG4-RD的诊断和治疗提供帮助；
3. RNA-seq的深度数据分析联合分子生物学实验验证，协助阐明了USP25相关的生物学意义。
Jiang P, Jing Y, Zhao S, et al. Expression of USP25 associates with fibrosis, inflammation and metabolism changes in IgG4-related disease[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 1-18.