摘要：微管（Microtubule）是神经元细胞骨架的核心组分，参与细胞极性建立、突起生长及形态调控，其动态平衡对神经发育和功能维持至关重要。微管切割蛋白（如Spastin）通过切割稳定微管片段，促进轴突和树突延伸，其功能异常与遗传性痉挛性截瘫（Hereditary

微管（Microtubule）是神经元细胞骨架的核心组分，参与细胞极性建立、突起生长及形态调控，其动态平衡对神经发育和功能维持至关重要。微管切割蛋白（如Spastin）通过切割稳定微管片段，促进轴突和树突延伸，其功能异常与遗传性痉挛性截瘫（Hereditary Spastic Paraplegia, HSP）等神经退行性疾病密切相关。Spastin由SPAST基因编码，其蛋白稳定性受翻译后修饰调控。泛素化（Ubiquitination）作为关键蛋白降解途径，通过泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）调控蛋白水平，但其在Spastin动态平衡及神经发育中的作用尚不明确。

近年来，Cullin-RING E3泛素连接酶家族成员（如Cullin3、Cullin4）被发现参与多种神经蛋白的泛素化调控，而去泛素化酶USP14通过逆转泛素化修饰保护蛋白稳定性，但其在Spastin调控中的作用未见报道。该研究旨在揭示Spastin泛素化/去泛素化动态平衡的分子机制及其对神经元突起生长的调控作用，为相关疾病治疗提供新靶点。

暨南大学谭明会团队在《中国神经再生研究（英文）》（Neural Regeneration Research）发表的研究发现Spastin通过K48多聚泛素化依赖的蛋白酶体途径降解，Cullin3-RBX1复合体作为关键E3连接酶促进其泛素化，而USP14通过去泛素化拮抗这一过程。在功能上，Cullin3过表达抑制Spastin介导的微管切割和神经元突起生长，而USP14则增强Spastin稳定性并促进突起生长。研究进一步通过基因敲除小鼠模型证实，Spastin缺失导致海马神经元树突棘密度降低和认知功能障碍。该成果为Spastin相关神经退行性疾病的治疗提供了新的分子机制和潜在干预策略。论文第一作者为蔡振彬博士，通讯作者为谭明会副研究员。

结果分析

Spastin的泛素化降解机制

研究者通过免疫共沉淀结合质谱分析，发现Spastin与泛素直接互作，CHX（环己酰亚胺）追踪实验显示，Spastin半衰期约为6小时，蛋白酶体抑制剂MG132可显著延缓其降解。进一步通过K48R/K63R泛素突变体验证，K48多聚泛素化是Spastin降解的主要途径。

Cullin3-RBX1复合体介导Spastin泛素化

质谱分析筛选出Cullin3、Cullin4b和Cullin5为Spastin互作蛋白。过表达Cullin3显著降低Spastin蛋白水平，并增强其泛素化修饰。RBX1（而非RBX2）与Cullin3协同促进Spastin降解。功能实验表明，Cullin3或RBX1过表达抑制Spastin介导的微管切割及海马神经元突起生长。

USP14通过去泛素化稳定Spastin

USP14被鉴定为Spastin的去泛素化酶。免疫共沉淀证实两者直接互作，USP14过表达显著抑制Spastin泛素化并延长其半衰期。尽管USP14单独过表达不增强微管切割活性，但与Spastin共表达可协同促进神经元突起生长。

Spastin缺失导致认知功能障碍

SPAST基因敲除小鼠表现为Y迷宫自发交替行为减少，海马CA1区树突棘密度降低，并伴随突触传递效率下降。这些结果表明Spastin稳定性对神经元结构与功能至关重要。

结论与展望

该研究首次阐明Cullin3-RBX1复合体与USP14通过泛素化/去泛素化动态调控Spastin稳定性，进而影响微管切割和突起生长。这一机制为揭示神经退行性疾病的分子机制提供了新视角。

Spastin蛋白泛素/去泛素化的示意图

文章来源：Cai Z, Wu H, Jiang T, Ma A, Meng Z, Zhu J, Lin H, Liang Y, Zhang G, Tan M (2026) The Cullin3–Ring E3 ubiquitin ligase complex and USP14 regulate spastin-mediated microtubule severing and promotion of neurite outgrowth. Neural Regen Res 21(4):1641-1651.

来源：中国神经再生研究杂志