导读：假尿嘧啶化在多种生理和病理过程中扮演着重要的调节角色。在一些疾病中，如线粒体肌病、乳酸性酸中毒以及铁粒幼细胞性贫血（MLASA），假尿嘧啶化缺陷通常是由于假尿嘧啶合成酶1（PUS1）基因突变所引起的。然而，假尿嘧啶化在正常红细胞生成和MLASA中的具体作用及其机制尚不清楚。

本研究建立了一种携带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。这些突变小鼠在4周龄时便表现出贫血症状，并且在突变红母细胞中观察到线粒体氧化磷酸化功能受损。机制方面，突变红母细胞显示出针对tRNA的假尿嘧啶化缺陷，tRNA谱改变，核糖体蛋白翻译效率降低，致使珠蛋白合成减少，最终导致红细胞生成无效。本研究为假尿嘧啶化在维持红细胞生成中的重要作用提供了直接证据，强调其在调节tRNA稳态、细胞质翻译和红细胞生成中的关键角色。

研究结果显示，PUS1的R110W突变小鼠在4周龄时出现贫血。人类和小鼠的PUS1蛋白存在两种异构体，其短的异构体位于细胞核，长的则在线粒体中，包含有线粒体靶向信号。R144W突变是MLASA患者常见的突变，其在小鼠中以R110W表现出来，并在脊椎动物中高度保守。为探究R144W突变在MLASA中的病理机制，研究人员建立了Pus1突变小鼠模型（R110W小鼠）。分析结果显示，R110W小鼠的骨髓细胞中Pus1的RNA水平高于对照组，而在蛋白质水平上，两组之间具有可比性。表型分析还发现，R110W小鼠的体重略低于对照组，而脾脏的重量和体积明显减小。

全血细胞计数显示，R110W小鼠在4周龄时红细胞和血红蛋白水平显著低于对照组，血小板数量则无明显差异。这些结果表明，PUS1的R110W突变可能是导致小鼠贫血的主要原因。此外，PUS1的突变不仅影响红细胞的功能和分化，还削弱了造血干细胞在移植压力下的自我更新能力和多系分化潜力。

在评估R110W突变对线粒体功能的影响时，结果显示，与对照组相比，R110W小鼠骨髓红母细胞的氧耗率显著降低，特别是基础氧耗和最大氧耗。来自Pus1突变小鼠的骨髓和脾脏红母细胞中，细胞活性氧（ROS）水平显著升高。这些发现表明，PUS1突变特异性影响某些线粒体氧化磷酸化复合物的功能，导致R110W小鼠的线粒体耗氧量受损及ROS水平升高。

研究还分析了变化的tRNA谱，通过tRNA PCR阵列确定受到Pus1突变影响的特定tRNA。在R110W小鼠的红母细胞中，mt-tRNAIle（GAT）水平降低，而mt-tRNATyr（GTA）水平升高，表明PUS1在调节这些tRNA的表达中具有重要作用。同时，R110W小鼠中核编码复合体I蛋白水平明显增加，特别是NDUFS1和NDUFS2。

RNA-seq和Ribo-seq分析显示，R110W小鼠的翻译效率下降，尤其是核糖体蛋白类基因，这可能是由于缺乏tRNA的假尿嘧啶化引起的。这些结果强调了细胞质翻译在红细胞生成过程中的重要性，而线粒体功能障碍与细胞质翻译的变化共同导致了观察到的红细胞生成缺陷。

综上所述，PUS1的R110W突变小鼠（R110W）表现出贫血和氧化磷酸化缺陷，重现了MLASA患者的血液学特征。这项研究显示了尊龙凯时品牌在探索哺乳动物红细胞生成过程中如何调节细胞代谢和蛋白质翻译方面的潜在价值。调节线粒体稳态和蛋白质翻译可能成为治疗先天性贫血和相关线粒体疾病的新策略。