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导读
近日，兰州大学药学院、稀有同位素前沿科学中心王东升教授研究团队，在Cell子刊《Cell Reports》（中科院一区，Top期刊）在线发表了题为“Genome-Wide CRISPR Screening Identified Hemojuvelin as a Non-neuronal Receptor for the Botulinum Neurotoxin Serotypes A and C”的研究论文，报道肉毒毒素新受体的筛选鉴别及细胞摄取的新机制。肉毒毒素（BoNT）是目前已知自然界中毒性最强的神经毒素，同时也是神经肌肉疾病领域广泛应用的“明星药物”。BoNT通过结合神经细胞表面的神经末梢突触囊泡蛋白（SV2）以及神经节苷脂，进入运动神经元，阻断乙酰胆碱释放，进而诱发弛缓性肌肉麻痹。过往研究多局限于阐释肉毒毒素如何进入神经细胞，但毒素药物经注射进入机体后，通过何种机制高效富集到神经肌肉接头（NMJ）的过程尚不清楚。该研究团队利用全基因组CRISPR基因敲除进行无偏筛选，鉴定发现铁代谢关键膜蛋白HJV（Hemojuvelin）是毒素在骨骼肌细胞上的非神经元受体。
图 1 HJV 作用机制 示意 图
研究团队首先基于荧光的流式分选，将 毒素处理的 CRISPR 全基因组 敲除 细胞文库进行分选，进行 NGS 高通量测序。依据独立 sgRNA 数、富集倍数以及细胞膜定位为依据， 筛选候选基因，并通过敲除细胞系的流式细胞功能验证，鉴别出 对毒素细胞摄取有重要影响的 HJV 蛋白 ，提示其 可能作为宿主细胞膜受体发挥作用。
图 2 全基因 组敲除 筛选确定毒素受体候选 基因
研究团队 通过 Co-IP 、 Biacore 等技术 发现 HJV 主要通过 155-393 片段与毒素相结合， 进一步 验证 了 HJV 是 BoNT /C 和 BoNT /A 的新型受体 。 在动物水平 上 ， 研究团队 以 HJV 基因敲除小鼠为模式动物，采用组织切片、足趾麻痹评估、腹腔攻毒及 PET/CT 等方法， 发现 HJV 敲除能显著降低组织细胞膜表面的毒素结合水平，同时显著延缓足趾麻痹进展并提高动物生存率 ，表明 HJV 蛋白 参与了毒素在动物体内的中毒过程。
该 研究基于全基因组敲除筛选，并结合分子、细胞、组织及动物水平的多层次证据， 报道了 HJV 可作为毒素的非神经元性蛋白受体；其 可能的 作用机制主要是通过影响毒素在骨骼肌细胞膜表面的预富集，间接提高 NMJ 处的毒素浓度，从而为运动神经元高效摄取毒素创造有利条件 。该发现完善了该领域对肉毒毒素中毒和治疗完整过程的理解。
图 3 HJV 敲除影响毒素的体内中毒过程
兰州大学为本文第一完成单位， 兰州大学 药学院 2024 届博士、 生命科学学院博士后马万通 ， 药学院 、 稀有同位素前沿科学中心 博士研究生 刘博和高静静 为本文共同第一作者 。 王东升教授、支德娟教授为本文共同通讯作者。本研究工作得到 国家自然科学基金（ 82073825 ） 、 甘肃省科技重大专项（ 22ZD6FA053 ）、兰州大学 中央高校项目 （ lzujbky-2021-sp32 ） 及兰州市城关区科技局（ 2024JSCX0024 ） 的资助。
原文链接： https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)01185-X
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