禁食6小时肝糖原暴跌90%！《自然》杂志揭秘清除代谢废物隐藏机制

我们吃进身体里的糖最终去向何方？传统的医学常识表明，一部分糖用于直接生成能量，多余的糖则转化为糖原储存在肝脏和肌肉中；当身体面临能量缺口时，糖原会被分解为葡萄糖。

然而，近期发表在《自然》杂志上的一项突破性研究[1]，揭示了泛素这一高度保守的热稳定小分子基因表达调控蛋白的全新功能。过去科学界普遍认为泛素主要通过泛素连接酶与其他蛋白质进行酶促偶联，从而管理蛋白质的降解与功能。但该研究证实，泛素同样会作用于糖原等能量储备物，以及甘油、精胺等代谢小分子。这一发现极大地扩展了泛素的生理功能边界，表明其可能广泛参与能量储备的调用、清理和代谢流向的精准调整。

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糖原被泛素修饰后的改变

糖原是人体内葡萄糖的主要储备形式，高度集中于肝脏和骨骼肌组织。在两餐之间、夜间睡眠或短时间空腹状态下，身体会动员糖原以维持血糖稳定和基础代谢供能。

研究人员在小鼠的多个组织样本中均检测到了被泛素修饰的糖原，且这一现象在肝脏和骨骼肌中尤为显著。更为关键的生理动态变化出现在禁食实验中：

• 糖原大幅消耗：小鼠禁食6小时后，肝糖原水平下降了90%，表明机体已启动大量的储备能量调用机制。

• 修饰比例激增：在肝糖原锐减的同时，被泛素修饰的糖原数量却增加了8倍。

• 泛素高度集中：在禁食6小时的小鼠肝脏中，体内可检测到的泛素总量里，有超过1%正直接连接在糖原分子上。

不同组织中检测到泛素化糖原，b糖原下降，泛素化糖原上升

上述数据清晰地表明，在空腹期的糖原动员阶段，泛素广泛且深度地参与了糖原的代谢调节，并执行了更为精细的资源分配指令。进一步的细胞层面实验证实，当糖原分子被泛素修饰后，其代谢轨迹会发生改变，更多地进入溶酶体相关通路并被细胞回收处理。

图c/d是显微图，能看到糖原信号和溶酶体信号重叠

这一发现重塑了我们对糖原代谢的经典认知。糖原代谢不再仅仅包含简单的合成与分解这两个独立过程，其间还存在一层由泛素主导的复杂质量控制与调配机制。

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泛素修饰的代谢意义

该研究的另一项重要突破，是将观察目标扩展至小分子代谢物。实验结果显示，甘油和精胺同样具备被泛素修饰的特征，且该现象不仅存在于体外实验体系，在真实的细胞和组织样本中也得到了定量验证。

图c甘油、精胺分子识别结果

甘油是脂肪代谢过程中的核心产物，脂肪分解释放的甘油可进入多种代谢通路参与能量转化；精胺则属于多胺类分子，在细胞生长、应激反应及核酸稳定性维持等生理过程中发挥关键作用。

研究团队的定量分析结果显示：

• 在未经过特殊处理的细胞模型中，被泛素修饰的甘油含量约为 35 fmol/mg 总蛋白。

• 被泛素修饰的精胺含量约为 16 fmol/mg 总蛋白。

这是一种此前从未被科学界记录的全新代谢路径。尽管这些微观修饰将如何具体影响宏观生理指标仍需后续探索，但该定量结果确凿地证明：泛素在生物体内的作用范围，远超常规的蛋白质管理范畴。

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临床价值与医学启示

对于普通公众而言，所谓的垃圾标签仅是对泛素化机制的通俗解释。从严谨的生物学角度来看，泛素化后的物质主要被导向回收利用通路，这通常意味着该物质出现了结构异常，或已不再适配当前的细胞代谢需求，因而被标记并进入降解重组程序。这并不代表禁食会导致身体产生额外的生理废弃物。

对于基础医学与临床转化而言，这项研究具有里程碑式的意义。明确泛素直接参与糖原及代谢小分子的调控，意味着在未来面对糖原贮积病、代谢综合征、脂肪肝甚至部分以代谢异常为特征的炎症相关疾病时，医学界有望开发出直接干预泛素化过程的全新药物，为这些目前缺乏有效手段的疾病提供精准的干预靶点与治疗方向。

参考文献

[1] Jochem M, Cobbold SA, Goodman CA, et al. Ubiquitination of glycogen and metabolites in cells and tissues. Nature. Published online April 14, 2026. doi:10.1038/s41586-026-10548-x

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