导读：假尿嘧啶化（pseudouridylation）在多种生理及病理过程中扮演着调节角色。在某些疾病，如线粒体肌病、乳酸性酸中毒和铁粒幼细胞性贫血（MLASA）中，假尿嘧啶化的缺陷通常是由于假尿嘧啶合成酶1（PUS1）基因突变引起的。然而，假尿嘧啶化在正常红细胞生成和MLASA中的具体作用及机制尚未明确。本研究构建了一种携带PUS1酶结构域点突变（R110W）的小鼠模型，以模拟人类MLASA中常见的突变现象。研究发现，四周龄的pus1突变小鼠出现贫血症状，且突变红母细胞表现出线粒体氧化磷酸化极大的受损。在机制上，突变的红母细胞显示出tRNA靶向的假尿嘧啶化缺陷、tRNA谱的改变、核糖体蛋白基因的翻译效率降低以及珠蛋白合成减少，最终导致红细胞生成的无效。该研究为假尿嘧啶化在体内红细胞生成过程中的参与提供了直接证据，强调了假尿嘧啶化在调节tRNA稳态、细胞质翻译及红细胞生成中的关键功能。

研究结果显示：

（1）假尿嘧啶合成酶1的R110W突变小鼠在四周龄时表现出贫血。人类和小鼠的PUS1蛋白有两种异构体，其中短型位于细胞核，长型则含有线粒体靶向信号并定位于线粒体中。人类PUS1中的R144W突变是MLASA患者最常见的突变，相应小鼠中的R110W突变在脊椎动物中高度保守。为探讨R144W突变的发病机制，研究人员构建了PUS1突变小鼠（R110W小鼠）模型。分析结果显示，R110W小鼠的骨髓细胞中Pus1的RNA水平均高于对照组，而蛋白水平比较则没有显著差异。经过表型分析，研究发现R110W小鼠的体重略低于对照组，脾脏重量和体积明显减小。此外，R110W小鼠的骨髓细胞显得更苍白。全血细胞计数显示，其红细胞和血红蛋白水平明显低于对照组，进一步证实了PUS1的R110W突变导致了小鼠的贫血。

（2）分析表明假尿嘧啶合成酶1的突变以内在方式引起了红细胞功能受损。研究发现，与正常小鼠组相比，R110W小鼠的骨髓及脾脏中未成熟有核红细胞的频率变化，R110W小鼠中红细胞生成障碍并非源于干细胞水平的异常，而更多是在红细胞生成的后期过程发生。

（3）该突变还影响了骨髓红母细胞的线粒体氧化磷酸化。在对线粒体功能的评估中发现，与对照组相比，R110W小鼠的红母细胞氧气消耗率显著降低，尤其是在基础及最大耗氧率方面。突变小鼠的骨髓和脾脏红母细胞显示细胞活性氧（ROS）水平明显升高，提示线粒体的OXPHOS功能受损。

（4）R110W突变改变了线粒体及细胞质tRNA谱。使用tRNA PCR array分析后的结果显示，R110W小鼠的线粒体tRNA谱发生显著变化，而细胞质tRNA中则表现出主要的上调。同样，PUS1修饰的tRNA表现出明显的表达差异，表明PUS1在调节tRNA表达方面具有重要作用。

（5）进一步的分析表明，R110W骨髓红母细胞的核糖体蛋白基因翻译效率降低。经过Polysome profiling分析，发现R110W突变造成了核糖体亚基和多聚体的减少，提示红细胞生成中的核糖体组装存在轻微缺陷。

（6）最后，综合考虑氧化磷酸化和细胞质翻译的紊乱，研究结果表明这些机制共同促进了MLASA相关红细胞生成缺陷的发生。

研究结论概述：

• PUS1 R110W突变小鼠表现出贫血及OXPHOS功能缺陷；
• R110W突变重现MLASA患者的血液学表型；
• 假尿嘧啶缺陷改变了mt-tRNATyr和mt-tRNAIle的表达；
• R110W突变导致核糖体蛋白基因翻译效率和珠蛋白合成减少，进而导致无效红细胞生成。本研究揭示了PUS1介导的假尿嘧啶化在红细胞生成过程中维持线粒体功能的关键作用。研究表明，调节线粒体稳态和蛋白质翻译可能成为先天性贫血及线粒体相关贫血综合征的潜在治疗策略，尤其在环亚集团·AG88的药物研发和临床应用中具有重要意义。