PEX39调控PTS2蛋白过氧化物酶体导入的新机制及其在代谢疾病中的意义

本研究揭示了PEX39作为新型过氧化物酶体生物发生因子（peroxin）的关键作用，通过稳定PEX7与含PTS2信号蛋白的相互作用，并经由(R/K)PWE基序介导的"交接"机制促进底物转运。该发现不仅完善了过氧化物酶体蛋白分选理论，更为Refsum病等PTS2通路相关疾病的治疗提供了新靶点。

　　

细胞内的过氧化物酶体就像微型化工厂，负责分解脂肪酸等关键代谢反应。这些工厂的正常运转依赖于精准的"货物运输系统"——PTS1和PTS2信号通路。然而，科学家们发现PTS2通路中仍存在诸多未解之谜：为什么PEX7受体与含PTS2信号蛋白的结合如此不稳定？转运过程中还有哪些关键因子未被发现？这些问题的答案对理解如Refsum病等过氧化物酶体功能障碍疾病至关重要。

美国德克萨斯大学西南医学中心（University of Texas Southwestern Medical Center）的研究团队在《Nature Cell Biology》发表突破性成果。通过多学科交叉研究，首次鉴定出进化保守的PEX39蛋白是PTS2通路的核心调控因子，揭示了其通过双重结合机制稳定PTS2蛋白-PEX7复合物，并与PEX13协同完成"分子接力"的完整转运过程。这项发现不仅填补了过氧化物酶体生物发生领域的重要空白，更提供了治疗相关代谢疾病的新思路。

研究人员运用CRISPR-Cas9基因编辑构建敲除模型，结合酵母和人类细胞实验验证表型；采用定量质谱技术解析蛋白质相互作用网络；通过体外重构实验证实PEX39-PEX7-PTS2三元复合物的形成；利用AlphaFold进行蛋白质结构预测；开发改良的细胞分选方法分析亚细胞定位。这些技术的综合应用为机制研究提供了多层次证据。

PEX39与PTS2途径成员相互作用
免疫共沉淀和体外结合实验证实，PEX39能与PEX7、PEX5及PTS2蛋白（如PHYH、ACAA1）形成稳定复合物。Native-PAGE分析显示，PEX39显著增强PEX7与PHYH的结合能力，解离常数（K_d,app）达纳摩尔级。

PEX39缺失损害PTS2蛋白导入
Scpex39△酵母在油酸培养基中生长缺陷，细胞分级显示PTS2蛋白Pot1明显滞留在胞质。人类细胞中HsPEX39敲除导致PHYH前体积累，成熟形式减少。值得注意的是，酵母中Pex7蛋白水平显著下降，提示PEX39可能稳定PEX7。

PEX39过表达产生显性负效应
过表达HsPEX39导致所有测试的PTS2蛋白（PHYH、ACAA1、AGPS）前体积累，体外实验证实其抑制效应可被额外PEX7部分挽救。酵母中过表达ScPex39使Pex7滞留在细胞器组分，暗示转运过程受阻。

结构基础与分子机制
AlphaFold预测显示PEX39通过N端区域"钳住"PTS2-PEX7复合物，C端KPWE基序与PEX7底部结合。关键残基L21A或KPWE→AAAA突变均破坏功能。有趣的是，PEX13的N端也含KPWE基序，与PEX39竞争结合PEX7，形成"交接"机制的基础。

这项研究确立了PEX39作为过氧化物酶体生物发生的新成员，提出"动态交接"模型：PEX39首先在胞质中稳定PEX7-PTS2复合物，随后PEX5/Pex18取代其N端区域；最后PEX39通过不稳定的KPWE-PEX7相互作用将货物"交接"给膜上的PEX13完成转运。这种精细调控解释了为何PEX39水平必须严格控制——过低导致转运效率下降，过高则造成转运阻滞。

从转化医学角度看，该发现为PTS2通路相关疾病（如成人型Refsum病）提供了新的治疗靶点。特别值得注意的是，PHYH的转运对PEX39依赖最强，这可能是该酶缺陷导致疾病的关键因素。此外，研究展示的交叉学科方法——从酵母遗传学到人类细胞生物学，从体外重建到AI结构预测——为攻克其他细胞器生物发生难题提供了范本。