SENPs介导的能量代谢异常在白癜风发病中的作用研究

Vitiligo is an acquired depigmentation disease, our team is committed to vitiligo research for more than thirty years . Studies have shown that vitiligo marginal melanocytes present mitochondrial dysfunction, vitiligo melanocyte cell line PIG3V has a special metabolic profile, cell oxygen consumption (OCR) and intracellular acidolysis rate (ECAR) decreased compared with normal cells, The exact mechanism of mitochondrial dysfunction and metabolism is unknown. Previous studies have confirmed the presence of metabolomics changes in vitiligo lesions, also found that abnormal ubiquitination of ubiquitin-like cells in vitiligo, specific protease 1,2 (SENP1,2) high expression. SENP1,2 has been shown to be involved in mitochondrial development and energy metabolism, but its role in the mitochondrial function and energy metabolism of melanocytes in vitiligo is unclear. This topic intends to use non-targeted and targeted metabolic profiling techniques to screen out abnormal metabolites associated with vitiligo pathogenesis and to specifically participate in the possible metabolic pathway of melanocyte loss in vitiligo. By constructing a knockout / over-expression cell model of SENPs, To investigate the role of SENPs-mediated ubiquitination modification in the regulation of mitochondrial function and energy metabolism in melanocytes and to provide a basis for the metabolomics research of vitiligo.

白癜风是一种获得性色素脱失性疾病，我们团队致力于白癜风研究三十余年。白癜风皮损边缘黑素细胞存在线粒体功能异常，白癜风黑素细胞系PIG3V具有特殊的代谢谱，细胞氧消耗率（OCR）和胞内酸解率（ECAR）均较正常细胞下降，但线粒体功能和代谢异常的具体机制不明。课题组前期研究证实白癜风皮损部位存在代谢组学的改变，同时发现白癜风黑素细胞中类泛素化修饰水平异常，特异性蛋白酶1，2（SENP1，2）高表达。SENP1，2已证实可参与线粒体发育以及能量代谢，但其在白癜风黑素细胞线粒体功能以及能量代谢异常中的作用尚不明确。本课题拟利用代谢谱分析和细胞代谢荧光探针，筛选出与白癜风发病相关的异常代谢产物，并明确参与白癜风黑素细胞缺失的可能代谢途径，通过构建SENPs敲除/过表达细胞模型，探讨SENPs介导的类泛素化修饰在黑素细胞线粒体功能以及能量代谢调控中的作用机制，为白癜风发病新机制的探索和治疗提供基础。

白癜风是一种获得性色素脱失性疾病，课题组前期发现白癜风皮肤局部类泛素化修饰水平异常，特异性蛋白酶1，2（SENP1，2）高表达。本项目通过非靶向代谢组学分析了白癜风患者表皮与正常部位表皮的代谢谱差异，结果显示白癜风患者皮片与正常皮片存在显著的代谢水平差异。筛选到16种具有显著性差异的化合物，4条代谢通路在白癜风患者表皮中存在异常，证实白癜风患者表皮中存在代谢障碍。对培养的患者黑素细胞与正常黑素细胞进行氧消耗率（OCR）和胞内酸解率（ECAR）的比较，结果显示患者的黑素细胞氧消耗率和胞内酸解率均显著低于正常黑素细胞，提示白癜风患者黑素细胞存在能量代谢异常。培养患者黑素细胞与正常黑素细胞，通过PCR和WB验证白癜风患者黑素细胞中SENP1和SENP2蛋白高表达。在黑素细胞中 成功过表达和抑制SENP1，2蛋白，通过流式细胞和凋亡相关蛋白检测，发现SENP1，2的过表达和抑制可显著影响黑素细胞的凋亡和细胞周期。进一步进行线粒体和自噬体的电镜观察，结果发现SENP1/SENP2过表达后，自噬泡增加，线粒体正常，有大量富集；SENP1/SENP2敲降后，线粒体肿胀、空泡，细胞发生凋亡。随后在细胞能量代谢加测显示，SENP1，2的过表达和抑制可显著影响黑素细胞的ROS和ATP水平以及能量代谢产物Glut1，HK2，PFKFB3的浓度。由此可见，白癜风表皮和黑素细胞存在能量代谢异常，SENP1/SENP2蛋白参与调控黑素细胞的生物功能学，在局部能量代谢异常中发挥一定的作用。