我們吃進身體里的糖最終去向何方？傳統的醫學常識表明，一部分糖用於直接生成能量，多余的糖則轉化為糖原儲存在肝臟和肌肉中；當身體面臨能量缺口時，糖原會被分解為葡萄糖。
然而，近期發表在《自然》雜志上的一項突破性研究[1]，揭示了泛素這一高度保守的熱穩定小分子基因表達調控蛋白的全新功能。過去科學界普遍認為泛素主要通過泛素連接酶與其他蛋白質進行酶促偶聯，從而管理蛋白質的降解與功能。但該研究證實，泛素同樣會作用於糖原等能量儲備物，以及甘油、精胺等代謝小分子。這一發現極大地擴展了泛素的生理功能邊界，表明其可能廣泛參與能量儲備的調用、清理和代謝流向的精准調整。
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糖原被泛素修飾後的改變
糖原是人體內葡萄糖的主要儲備形式，高度集中於肝臟和骨骼肌組織。在兩餐之間、夜間睡眠或短時間空腹狀態下，身體會動員糖原以維持血糖穩定和基礎代謝供能。
研究人員在小鼠的多個組織樣本中均檢測到了被泛素修飾的糖原，且這一現象在肝臟和骨骼肌中尤為顯著。更為關鍵的生理動態變化出現在禁食實驗中：
糖原大幅消耗：小鼠禁食6小時後，肝糖原水平下降了90%，表明機體已啟動大量的儲備能量調用機制。
修飾比例激增：在肝糖原銳減的同時，被泛素修飾的糖原數量卻增加了8倍。
泛素高度集中：在禁食6小時的小鼠肝臟中，體內可檢測到的泛素總量里，有超過1%正直接連接在糖原分子上。
不同組織中檢測到泛素化糖原，b糖原下降，泛素化糖原上升
上述數據清晰地表明，在空腹期的糖原動員階段，泛素廣泛且深度地參與了糖原的代謝調節，並執行了更為精細的資源分配指令。進一步的細胞層面實驗證實，當糖原分子被泛素修飾後，其代謝軌跡會發生改變，更多地進入溶酶體相關通路並被細胞回收處理。
圖c/d是顯微圖，能看到糖原信號和溶酶體信號重疊
這一發現重塑了我們對糖原代謝的經典認知。糖原代謝不再僅僅包含簡單的合成與分解這兩個獨立過程，其間還存在一層由泛素主導的復雜質量控制與調配機制。
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泛素修飾的代謝意義
該研究的另一項重要突破，是將觀察目標擴展至小分子代謝物。實驗結果顯示，甘油和精胺同樣具備被泛素修飾的特征，且該現象不僅存在於體外實驗體系，在真實的細胞和組織樣本中也得到了定量驗證。
圖c甘油、精胺分子識別結果
甘油是脂肪代謝過程中的核心產物，脂肪分解釋放的甘油可進入多種代謝通路參與能量轉化；精胺則屬於多胺類分子，在細胞生長、應激反應及核酸穩定性維持等生理過程中發揮關鍵作用。
研究團隊的定量分析結果顯示：
在未經過特殊處理的細胞模型中，被泛素修飾的甘油含量約為 35 fmol/mg 總蛋白。
被泛素修飾的精胺含量約為 16 fmol/mg 總蛋白。
這是一種此前從未被科學界記錄的全新代謝路徑。盡管這些微觀修飾將如何具體影響宏觀生理指標仍需後續探索，但該定量結果確鑿地證明：泛素在生物體內的作用范圍，遠超常規的蛋白質管理范疇。
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臨床價值與醫學啟示
對於普通公眾而言，所謂的垃圾標簽僅是對泛素化機制的通俗解釋。從嚴謹的生物學角度來看，泛素化後的物質主要被導向回收利用通路，這通常意味着該物質出現了結構異常，或已不再適配當前的細胞代謝需求，因而被標記並進入降解重組程序。這並不代表禁食會導致身體產生額外的生理廢棄物。
對於基礎醫學與臨床轉化而言，這項研究具有里程碑式的意義。明確泛素直接參與糖原及代謝小分子的調控，意味着在未來面對糖原貯積病、代謝綜合征、脂肪肝甚至部分以代謝異常為特征的炎症相關疾病時，醫學界有望開發出直接干預泛素化過程的全新葯物，為這些目前缺乏有效手段的疾病提供精准的干預靶點與治療方向。
參考文獻
[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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