导读：假尿嘧啶化在多种生理和病理过程中发挥着重要的调节作用。例如，在线粒体肌病、乳酸性酸中毒和铁粒幼细胞性贫血（MLASA）等疾病中，由假尿嘧啶合成酶1（PUS1）基因突变导致的假尿嘧啶化缺陷是其特征之一。然而，假尿嘧啶化在正常红细胞生成及其在MLASA中的具体作用和机制仍不清楚。本研究构建了一个含有PUS1酶结构域点突变（R110W）的小鼠模型，以模拟人类MLASA中常见的突变。研究发现，PUS1突变小鼠在4周龄时存在贫血，并且其突变的红母细胞显示出线粒体氧化磷酸化受损的现象。在机制层面，突变红母细胞呈现针对于tRNA的假尿嘧啶化缺陷，导致tRNA谱的改变、核糖体蛋白基因翻译效率的降低以及珠蛋白合成的减少，最终引发无效的红细胞生成。这一发现为假尿嘧啶化在体内红细胞生成中的参与提供了直接证据，强调了假尿嘧啶化在调控tRNA稳态、细胞质翻译及红细胞生成中的关键作用。

研究结果：

(1) PUS1 R110W突变小鼠在4周龄时表现出贫血。人类与小鼠的PUS1蛋白存在两种异构体：一种较短的形式位于细胞核，另一种较长的具有线粒体靶向信号。人类PUS1-427的R144W突变代表了MLASA患者中最为常见的突变。为了探寻R144W突变在MLASA中的发病机制，研究团队构建了Pus1突变小鼠模型（R110W小鼠）。表现上，R110W小鼠的体重略低于对照组，且脾脏的重量和大小明显减小。这些现象表明，PUS1的R110W突变导致小鼠贫血。

(2) 该突变导致红细胞功能受损。通过分析CD71和Ter119表达，发现R110W小鼠的BM细胞中嗜碱性红细胞比例增加，表明红细胞生成的后期受到影响。此外，PUS1 R110W突变亦削弱了造血干细胞在移植压力下的自我更新能力及多系分化潜力。

(3) R110W突变对线粒体功能的影响显著，导致BM红母细胞的氧化磷酸化受损。在R110W小鼠的红母细胞中，耗氧率显著降低，氧化应激水平明显升高，显示出细胞活性氧（ROS）水平的异常增加。

(4) 在机制层面，R110W突变改变了线粒体与细胞质的tRNA谱。系统的tRNA谱分析显示，R110W小鼠的mt-tRNAIle和mt-tRNATyr水平发生显著变化，尤其是mt-tRNAIle表现为下降，这一变化影响了细胞的翻译效率。

(5) 由于tRNA的改变，R110W小鼠的核糖体蛋白基因翻译效率下降，最终影响了珠蛋白的合成并导致红细胞生成的困难。RNA-seq和Ribo-seq的进一步分析表明，R110W小鼠中核糖体蛋白基因TE的降低主要由于翻译水平的下降。显著的翻译变化导致后期红母细胞中血红蛋白的合成显著减少，从而引发红细胞生成缺陷。

(6) 最后，氧化磷酸化与细胞质翻译的破坏共同促进了线粒体肌病、乳酸酸中毒及铁粒幼细胞性贫血的发病机制。研究强调了在红细胞分化中氧化磷酸化与细胞质翻译的关键作用， disrupted processes可能是观察到的红细胞生成缺陷的潜在原因。

研究结论：PUS1 R110W突变小鼠同时表现出贫血及OXPHOS缺陷，并重新呈现了人类MLASA患者的血液学特征。假尿嘧啶的缺陷改变了PUS1靶向的mt-tRNATyr和mt-tRNAIle的表达，造成核糖体蛋白的翻译效率与珠蛋白合成的减少，最终引发无效的红细胞生成。这一研究突显了PUS1介导的假尿嘧啶化在维持红细胞生成中所发挥的重要角色，调节线粒体稳态与蛋白质翻译可能为先天性贫血与线粒体相关贫血综合征提供新的治疗策略。人生就是博-尊龙凯时，期待更多的学术探索与创新发现！