ACSL5,即长链酰基辅酶A合成酶家族成员5,是一种在细胞内负责将长链脂肪酸激活成酰基辅酶A的酶。ACSL5主要在细胞质和线粒体中表达,在脂肪代谢中发挥着重要作用。酰基辅酶A是脂肪酸氧化和酯化反应的底物,因此ACSL5在脂肪酸的代谢、储存和运输中扮演着关键角色。
ACSL5在非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的发病机制中具有重要作用。研究表明,Sirtuin 6(SIRT6)是一种组蛋白去乙酰化酶,通过调节与代谢相关的基因表达来调节NAFLD。SIRT6可以与饱和脂肪酸结合,尤其是棕榈酸,并将其转移到细胞核外,在那里它去乙酰化ACSL5,从而促进脂肪酸的氧化。在高脂肪饮食诱导的NAFLD中,ACSL5的肝细胞过表达可以抑制NAFLD的发生,而ACSL5的缺失则会加剧NAFLD的症状。此外,在NAFLD患者和饮食诱导的NASH小鼠的肝脏组织中,细胞质中的SIRT6水平显著降低,而ACSL5的乙酰化程度增加。这表明SIRT6/ACSL5信号通路在NAFLD的进展中起着至关重要的作用,并且可能构成一种治疗干预的新途径[1]。
ACSL家族在癌症的发生和发展中也发挥着重要作用。ACSL家族包括5个成员,它们在癌症中的作用各不相同。例如,ACSL1主要参与肿瘤的进展,而ACSL3在多种癌症中表达上调,并与患者的不良预后相关。ACSL4则根据具体的癌症类型和组织环境,既可以作为肿瘤抑制因子,也可以作为致癌基因。相比之下,ACSL5主要在癌症中发挥肿瘤抑制因子的作用[2]。
除了在脂肪代谢和癌症中的作用外,ACSL5还与代谢相关肝病的进展有关。例如,USP29是一种泛素特异性蛋白酶,在肝细胞缺血再灌注损伤和肝细胞癌中起着重要作用。研究发现,USP29可以稳定ACSL5,通过增加ACSL5 K48连接的去泛素化来抑制其降解,从而促进脂肪酸的β-氧化(FAO)。USP29的表达在代谢功能障碍相关的脂肪性肝病(MASLD)患者和小鼠中显著降低,而USP29的缺失会加剧肝细胞脂肪沉积、炎症和纤维化。这表明USP29通过稳定ACSL5来促进FAO,从而抑制MASLD的进展[3]。
ACSL5还与其他疾病有关,如肌萎缩侧索硬化症(ALS)。研究发现,ACSL5的表达在ALS患者和小鼠的脊髓中显著升高。这表明ACSL5可能在ALS的发病机制中发挥着重要作用[4]。
此外,ACSL5还与铁死亡的调节有关。铁死亡是一种非凋亡性细胞死亡形式,涉及铁依赖性脂质过氧化。研究发现,ACSL4是铁死亡的关键调节因子,而ACSL5则主要在细胞中发挥肿瘤抑制因子的作用[5]。
ACSL5还与2型糖尿病相关。研究发现,ACSL5基因的一个剪接变体与2型糖尿病相关,并且该剪接变体可能导致线粒体中长链脂肪酸的激活,从而参与糖尿病的病理过程[6]。
ACSL5还与糖尿病肾病有关。研究发现,ACSL5在糖尿病小鼠的肾脏近端小管上皮细胞(PTCs)中表达上调,并促进PTCs中的脂肪沉积和脂质凋亡。此外,ACSL5的表达受到转录因子STAT3的调控。这表明ACSL5可能在糖尿病肾病的发病机制中发挥着重要作用[7]。
最后,ACSL5与肠道脂质吸收有关。研究发现,ACSL5基因缺失的澳大利亚凯尔皮犬表现出肠道脂质吸收不良的症状,这与ACSL5基因在脂肪酸吸收中的关键作用一致[8]。
综上所述,ACSL5是一种在脂肪代谢、癌症、代谢相关肝病、ALS、铁死亡、糖尿病和肠道脂质吸收中发挥着重要作用的酶。ACSL5的研究有助于深入理解脂肪代谢和脂质相关疾病的发病机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Hou, Tianyun, Tian, Yuan, Cao, Ziyang, Yang, Yang, Zhu, Wei-Guo. 2022. Cytoplasmic SIRT6-mediated ACSL5 deacetylation impedes nonalcoholic fatty liver disease by facilitating hepatic fatty acid oxidation. In Molecular cell, 82, 4099-4115.e9. doi:10.1016/j.molcel.2022.09.018. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36208627/
2. Quan, Jing, Bode, Ann M, Luo, Xiangjian. 2021. ACSL family: The regulatory mechanisms and therapeutic implications in cancer. In European journal of pharmacology, 909, 174397. doi:10.1016/j.ejphar.2021.174397. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34332918/
3. Hu, Sha, Wang, Zhouxiang, Zhu, Kun, Zhang, Peng, Li, Hongliang. 2024. USP29 alleviates the progression of MASLD by stabilizing ACSL5 through K48 deubiquitination. In Clinical and molecular hepatology, 31, 147-165. doi:10.3350/cmh.2024.0478. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39355870/
4. Humphrey, Jack, Venkatesh, Sanan, Hasan, Rahat, Fratta, Pietro, Raj, Towfique. 2022. Integrative transcriptomic analysis of the amyotrophic lateral sclerosis spinal cord implicates glial activation and suggests new risk genes. In Nature neuroscience, 26, 150-162. doi:10.1038/s41593-022-01205-3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36482247/
5. Yuan, Hua, Li, Xuemei, Zhang, Xiuying, Kang, Rui, Tang, Daolin. 2016. Identification of ACSL4 as a biomarker and contributor of ferroptosis. In Biochemical and biophysical research communications, 478, 1338-43. doi:10.1016/j.bbrc.2016.08.124. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27565726/
6. Chen, Lei, Vasoya, Roshan P, Toke, Natalie H, Su, Xiaoyang, Verzi, Michael P. 2019. HNF4 Regulates Fatty Acid Oxidation and Is Required for Renewal of Intestinal Stem Cells in Mice. In Gastroenterology, 158, 985-999.e9. doi:10.1053/j.gastro.2019.11.031. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31759926/
7. van de Bunt, Martijn. 2016. An alternative effector gene at the type 2 diabetes-associated TCF7L2 locus? In Diabetologia, 59, 2292-2294. doi:10.1007/s00125-016-4103-4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27623948/
8. Matesanz, Fuencisla, Fedetz, María, Barrionuevo, Cristina, López-Guerrero, Jose-Antonio, Alcina, Antonio. 2016. A splice variant in the ACSL5 gene relates migraine with fatty acid activation in mitochondria. In European journal of human genetics : EJHG, 24, 1572-1577. doi:10.1038/ejhg.2016.54. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27189022/