纤毛是微管基细胞器，参与细胞信号传导和运动，其结构/功能异常会导致不孕、多囊肾病、神经退行性疾病等纤毛病，但调控纤毛稳态的翻译后修饰网络尚未完全明确。UFMylation是一种泛素化样修饰，通过UFM1与靶蛋白共价结合发挥作用，核心酶包括 E1（UBA5）、E2（UFC1）、E3（UFL1），其异常与多种疾病相关，但在纤毛调控中的作用未知。IFT88 蛋白是纤毛内运输复合物 IFT-B 的核心成分，对纤毛组装和维持至关重要，IFT88 突变会导致胚胎致死、多囊肾病等，目前仅发现泛素化一种翻译后修饰。2025年11月，山东师范大学冉杰/刘敏团队在Cell Death and Differentiation (IF 15.4)杂志上发表题为“UFL1-mediated UFMylation antagonizes IFT88 ubiquitination and degradation to maintain ciliary homeostasis”的文章，研究结果确定了IFT88 UFM化在纤毛稳态中的关键作用，并为人类纤毛病提供了新的见解。

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病毒产品：Ad-CMV-Cre

感染细胞：小鼠胚胎成纤维细胞

感染时间：12h

研究结果

1.UFL1是纤毛稳态不可或缺的中心体成分

研究人员首先利用 Ufl1flox/flox、CAG-Cre 小鼠构建Ufl1条件性敲除模型，与野生型对照组相比，雄性和雌性Ufl1基因敲除小鼠的生育能力显著降低并发生精子缺陷，表明UFL1对于维持精子形态、活力和整体生殖能力不可或缺。不仅如此，Ufl1基因缺失还影响小鼠，其他纤毛组织正常功能，包括脑部出现脑室扩张、骨骼发育异常、心脏传导缺陷、尤为严重的肾脏病理以及视网膜结构异常与功能受损。这些结果提示UFL1可能通过其在纤毛稳态中的作用来维持组织完整性。通过分析各种组织中的运动纤毛，发现Ufl1敲除小鼠多组织中呈现纤毛缺陷。进一步将表达Cre重组蛋白的腺病毒转导小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs），构建Ufl1敲除MEF，与野生型细胞相比，Ufl1敲除的MEF表现出明显的纤毛缺陷，包括纤毛长度减少和纤毛细胞百分比减少。此外，在RPE1和NIH/3T3细胞中，用两种独立siRNA敲低UFL1，可复现敲除模型中的纤毛缺陷；过表达UFL1则能有效挽救该缺陷；亚细胞定位显示UFL1定位于中心体/基体。上述结果证实UFL1作为中心体成分，是维持纤毛正常形成和稳态的必需因子。

UFL1定位于基体并促进纤毛形成

2.UFL1与IFT88相互作用并介导IFT88 UFM化

接下来，研究团队探索了UFL1调节纤毛稳态的分子机制。免疫沉淀实验证实小鼠睾丸组织、RPE1细胞、NIH/3T3细胞中内源性UFL1与IFT88存在相互作用；HEK293T细胞中异源表达的HA-UFL1与GFP-IFT88可结合；GST pull-down实验进一步证实二者在体外直接相互作用。通过定位关键结合区域确定UFL1的 201-400aa结构域是与IFT88结合的核心区域，而IFT88的第二个四肽重复序列（TPR2）结构域是其与UFL1相互作用的必需区域。进一步的体内外实验证实IFT88是UFL1介导的UFMylation底物，IFT88主要在K572残基处经历UFM化，UFMylation不影响其定位。研究人员发现UFL1缺失导致IFT88蛋白水平显著下降，但mRNA水平无变化，提示调控发生在翻译后阶段；蛋白稳定性等实验显示，UFL1介导的UFM化通过阻断其经由泛素-蛋白酶体途径的降解增强IFT88的稳定性。

UFL1在体内外与IFT88相互作用并介导IFT88 UFM化

3.UFM化通过PJA2拮抗IFT88泛素化以维持纤毛稳态

使用泛素点突变体（K48-only、K63-only）分析证实UFL1缺失诱导的IFT88泛素化主要为K48连接型，使用UbIRowser软件预测结合课题组蛋白质组数据鉴定出三个候选E3：PJA2、XIAP及HUWE1，siRNA敲低三者均显著降低IFT88泛素化，但仅在PJA2敲低时，K572R突变完全消除IFT88泛素化的降低效应，XIAP或HUWE1敲低则无此特异性，表明PJA2是在K572位点介导IFT88泛素化的主要E3。在IFT88的K572位点上，UFL1介导的UFMylation与PJA2介导的泛素化之间存在竞争关系，二者共同调控IFT88的稳定性。进一步的探索发现UFL1与PJA2竞争结合IFT88，从而促进IFT88 UFM化，减少其泛素化，并通过防止蛋白酶体降解来增强其蛋白质稳定性，并且UFL1介导的IFT88 UFMylation在维持纤毛稳态中发挥着关键作用。

IFT88 UFM化通过拮抗PJA2对其的泛素化来维持纤毛稳态

研究结论

本研究发现IFT88的UFL1介导型UFMylation修饰是维持纤毛稳态的必需条件。UFMylation修饰可通过拮抗IFT88的泛素化修饰，阻止其被蛋白酶体降解。这些研究结果凸显了UFMylation与泛素化之间的相互作用在调控纤毛稳态中的关键作用，并为理解纤毛病的发病机制提供了新的见解。