eIF5A通过调控线粒体翻译维持肠道干细胞稳态的新机制

　　本研究聚焦肠道稳态维持的关键机制，发现真核翻译起始因子5A(eIF5A)通过调控线粒体翻译相关蛋白（如DARS2和MRPs）的表达，维持肠道干细胞(ISCs)的自我更新能力。研究人员利用Villin-CreERT2条件性敲除小鼠模型和类器官培养体系，揭示eIF5A缺失导致ISCs耗竭、细胞凋亡增加及线粒体功能受损。该研究为理解肠道上皮快速更新的分子机制提供了新视角，发表于《Cell Regeneration》。

　　

肠道作为哺乳动物体内更新最快的组织，其稳态维持依赖于隐窝基底部的Lgr5⁺
肠道干细胞(ISCs)持续增殖分化。然而，这一过程中能量代谢与翻译调控的协同机制尚不明确。真核翻译起始因子5A(eIF5A)作为高度保守的翻译延伸因子，虽在胚胎发育和神经功能中已被证实具有重要作用，但其在肠道稳态中的功能仍属未知。

清华大学陈烨光团队通过构建Villin-CreERT2;Eif5a^fl/fl
条件性敲除小鼠模型，结合类器官培养和TMT标记的蛋白质组学技术，系统揭示了eIF5A在肠道稳态中的核心作用。研究发现，成年小鼠肠道上皮特异性敲除Eif5a会导致体重急剧下降、肠道缩短，并在7-8天内致死。组织学分析显示隐窝结构破坏、干细胞标志物Olfm4⁺
和Lgr5-GFP⁺
细胞显著减少，同时伴随细胞凋亡增加和增殖抑制。

研究采用的主要技术包括：条件性基因敲除小鼠模型构建、肠道类器官培养、免疫荧光染色、TMT定量蛋白质组学分析、单细胞RNA测序数据挖掘、ATP/ROS检测等。

eIF5A是肠道稳态维持的必要条件
通过分析小鼠小肠单细胞转录组数据，发现Eif5a在所有上皮细胞中广泛表达，尤其在ISCs、TA细胞和祖细胞中表达较高。诱导敲除Eif5a后，小鼠出现严重肠道病理变化，包括隐窝数量减少和上皮结构紊乱。

eIF5A缺失损害细胞增殖并清除干细胞
免疫荧光显示敲除组Mki67⁺
增殖细胞减少约70%，Olfm4⁺
干细胞下降85%。有趣的是，肠内分泌细胞(Chga⁺
)数量增加，提示eIF5A可能抑制其分化。

eIF5A对类器官存活至关重要
类器官实验证实，4-OHT处理导致出芽率降低90%，二次传代能力几乎完全丧失。RT-qPCR显示干细胞标志基因表达下调，而分化标记基因Alpi和Chga表达上调。

eIF5A调控线粒体翻译相关蛋白
蛋白质组学鉴定出585个下调蛋白，其中156个为线粒体蛋白。GSEA分析显示线粒体翻译相关蛋白（如MRPL18、MRPS31、DARS2）显著下调，而胞质核糖体蛋白表达上调。单细胞数据进一步显示这些基因在ISCs和TA细胞中高表达。

线粒体功能受损
eIF5A缺失类器官ATP水平降低40%，ROS水平增加2.3倍，表明线粒体氧化磷酸化功能紊乱。

该研究首次阐明eIF5A通过调控线粒体翻译维持ISCs稳态的分子机制。与既往Dhps敲除研究不同，成年期诱导敲除直接导致干细胞耗竭而非炎症表型，提示发育阶段特异性效应。研究发现线粒体翻译相关蛋白（特别是DARS2）在ISCs中富集表达，为理解干细胞代谢重编程提供了新视角。这些发现不仅拓展了对翻译调控在组织稳态中作用的认识，也为肠道退行性疾病治疗提供了潜在靶点。