La Modificazione di un Enzima Epatico Blocca la Steatosi Epatica nei Topi

MASLD è la malattia epatica cronica più diffusa al mondo e attualmente non dispone di trattamenti farmacologici approvati. Le modificazioni post-traduzionali (PTM), come l'acetilazione e l'ubiquitinazione, sono note per la loro influenza sul metabolismo epatico, ma il ruolo della crotonilazione della lisina (Kcr) nella MASLD non era ancora stato caratterizzato. Questo studio si è proposto di mappare il crotoniloma globale in fegati di topo in condizioni di MASLD e dopo chirurgia bariatrica, e di determinare se la crotonilazione dell'isocitrato deidrogenasi 1 (IDH1) influenzi la progressione della malattia.

I ricercatori hanno utilizzato topi maschi C57BL/6J di 6 settimane di età, alimentati con una dieta ad alto contenuto di grassi (HFD) per 12 settimane per indurre la MASLD, sottoponendo successivamente gli animali a gastrectomia verticale a manica (VSG) o a chirurgia sham, con un gruppo di controllo a parità di apporto calorico per isolare gli effetti indipendenti dalla restrizione calorica. I campioni epatici sono stati analizzati mediante proteomica quantitativa label-free 4D con nanoflow LC-MS/MS dopo arricchimento per immunoaffinità anti-Kcr. L'analisi ha identificato 17.408 siti Kcr unici in 3.913 proteine. Nei fegati MASLD, 396 siti Kcr erano significativamente downregolati e 170 upregolati rispetto ai controlli con dieta standard; la VSG ha invertito molte di queste alterazioni. In particolare, IDH1 — un enzima chiave del ciclo TCA che converte l'isocitrato in α-chetoglutarato — mostrava una ridotta crotonilazione in K58, K151, K212 e K345 nella MASLD, con un parziale ripristino dopo VSG.

Dal punto di vista meccanicistico, l'acetiltransferasi PCAF è stata identificata come la principale crotonilatransferasi per IDH1, mentre SIRT7 ha svolto la funzione di de-crotonilasi. L'espressione di PCAF risultava ridotta e quella di SIRT7 elevata nei fegati MASLD sia di topi che di pazienti umani. Gli esperimenti di mutagenesi, condotti con mutanti IDH1 che mimano la crotonilazione (sostituzione con glutammina) o che la aboliscono (sostituzione con arginina), hanno dimostrato che l'eliminazione della Kcr in questi quattro siti riduceva significativamente l'attività enzimatica di IDH1, comprometteva il flusso del ciclo TCA e promuoveva l'accumulo di lipidi negli epatociti. Al contrario, i mutanti che mimano la crotonilazione preservavano l'attività enzimatica e la funzione del ciclo TCA.

In vivo, l'espressione epatica specifica di IDH1 con mimica della crotonilazione, mediata da virus adeno-associato (AAV), in topi maschi sottoposti a HFD ha attenuato significativamente l'aumento di peso, migliorato la sensibilità all'insulina e la tolleranza al glucosio, ridotto la steatosi epatica e diminuito i marcatori della lipogenesi. Le analisi metabolomiche hanno confermato una maggiore produzione di intermedi del ciclo TCA in questi animali. L'espressione del mutante privo di crotonilazione ha avuto l'effetto opposto, aggravando i parametri metabolici e della malattia epatica.

Questi risultati stabiliscono un asse regolatorio PCAF/SIRT7–IDH1 Kcr come nuovo meccanismo che governa il metabolismo lipidico epatico. Suggeriscono che l'attivazione farmacologica della crotonilazione di IDH1, o il targeting dell'attività di PCAF/SIRT7, potrebbe rappresentare una nuova strategia terapeutica per la MASLD. Tuttavia, lo studio è stato condotto esclusivamente su topi maschi, gli esperimenti di rescue in vivo hanno utilizzato la sovraespressione mediante AAV anziché modelli genetici endogeni, e la traduzione alla malattia umana richiede ulteriori validazioni.