Neuron｜孙疏影团队提醒核斑功用紊乱导致C9ORF72-FTDALS的病理机制
来源：bob网站 发布时间：2025-05-09 12:47:23
神经退行性疾病的典型特征是随年岁增加不同脑区的神经元进行性变性和丢掉。） 首要体现为额颞叶神经元的萎缩和丢掉，其临床表现为性情和行为的改动以及言语技术逐步受损，是仅次于阿尔茨海默病 （AD） 的第二大痴呆症。与FTD不同的是，, 俗称渐冻症） 是因为下运动神经元及其轴突退化和上运动神经元及其皮质脊髓轴突束损失 （侧索硬化） 导致肌肉萎缩和运动才能的损失。虽然这两种神经退行性疾病致病区域和临床特征不一致，可是具有意想不到的一起病理特征和遗传病因。坐落C9ORF72基因榜首个内含子的六核苷酸GGGGCC重复序列过度扩增是导致FTD/ALS最常见的基因骤变，占40%遗传性ALS，25%遗传性FTD, 以及7%散发性ALS和6%散发性FTD，这类由C9ORF72基因骤变导致的FTD/ALS称为C9ORF72-FTD/ALS。 现在以为，GGGGCC重复骤变首要导致两种获得性毒性，一是GGGGCC核苷酸重复序列转录后在细胞核内构成RNA集合体 （RNA foci） ，螯合特定的RNA结合蛋白 (RBPs) ，导致其功用紊乱；二是转运到细胞质中的GGGGCC RNA经过非AUG开始的蛋白翻译生成具有毒性的二肽重复蛋白 (DPR) ，包含多聚甘氨酸丙氨酸 （poly-GA） ，多聚甘氨酸脯氨酸 （poly-GP） 和多聚甘氨酸精氨酸 （poly-GR） 等。其间poly-GR表达最低但毒性最大。前期研讨显现在FTD/ALS患者脑安排中存在很多的RNA可变剪接反常，外显子跳动 （exon skipping） 和内含子保存 （intron retention） 事情在C9ORF72-FTD/ALS 患者脑安排中尤为杰出，可是其分子机制并不清楚。 在这项研讨中，研讨人员首先将附近符号和RNA符号技术结合，经过引进split-APEX体系，初次在活细胞中特异性符号(GGGGCC)n RNA结合蛋白。经过质谱精确判定(GGGGCC)n RNA原位结合蛋白，发现其结合蛋白参加RNA代谢各个进程。其间超越60%核斑组分与 (GGGGCC)n RNA潜在相互作用，提示 (GGGGCC)n RNA或许大部分定坐落核斑。核斑是细胞核内担任前体信使RNA加工的无膜细胞颗粒，存储很多RNA加工相关蛋白，高度动态改动。研讨人员进一步经过免疫荧光染色和RNA原位杂交，在报告基因细胞，患者iPSC来历的神经细胞中，均显现大部分 (GGGGCC)n RNA定坐落核斑中，并导致核斑体积增大。核斑体积而不是数量的改动，或许是 (GGGGCC)n RNA 影响核斑组分的液液相别离特性。体外试验显现，(GGGGCC)n RNA能够诱导核斑中心蛋白SRRM2 IDR结构域由液滴向不行溶性的蛋白集合体改动。经过CRISPR/Cas9敲入EGFP，内源性荧光符号活细胞中的核斑，FRAP试验显现，当(GGGGCC)n RNA表达时显着按捺核斑的动态特性。这些试验显现(GGGGCC)n RNA停留于核斑中，影响其液液相别离和动态特性。 可是，体外培育细胞中不存在DPR的集合，不能彻底模仿C9ORF72-FTD/ALS患者安排中的病理特征。研讨人员经过改造AAV病毒载体并成功构建AAV-(GGGGCC)186小鼠模型。该小鼠模型彻底展示了C9ORF72-FTD/ALS患者安排中的病理特征，如细胞核中集合的 (GGGGCC)n RNA和细胞质中集合的poly-GA, poly-GP和poly-GR。在该小鼠模型中，(GGGGCC)n RNA也首要定坐落核斑中，意想不到的是部分细胞中核斑中心蛋白SRRM2过错定位到细胞质中构成集合体。进一步发现过错定位的SRRM2首要与poly-GR共定位，少部分poly-GA和poly-GP聚体中存在SRRM2首要是因为这些集合体中也存在poly-GR。在C9ORF72-FTD/ALS患者脑安排中也发现SRRM2过错定位，并且大部分与poly-GR共定位。并且核斑另一中心组分SON在C9ORF72-FTD/ALS患者安排中显着下调，标明在C9ORF72-FTD/ALS中核斑完整性显着损害。可是，在散发性的FTD和ALS患者脑安排中并没查验测验到显着的SRRM2反常定位和SON蛋白的下调，阐明核斑反常是C9ORF72-FTD/ALS特有的病理机制。在iPSC来历的人神经元中敲低SRRM2和SON损坏核斑的完整性，导致广泛的RNA可变剪接改动，首要影响外显子跳动和内含子保存事情。核斑调控的RNA剪接首要发生于带着短内含子及高GC含量的转录本中。核斑中心组分偏好结合高GC含量的转录本，或许是(GGGGCC)n RNA停留于核斑的原因。核斑中心组分SRRM2和SON的丢掉导致显着的神经细胞逝世，而过表达SRRM2能够部分拯救核斑功用紊乱导致的细胞逝世。 总的来说，这项研讨使用iPSC来历的人神经细胞、动物模型和患者脑安排样品，初次发现在C9ORF72-FTD/ALS中，(GGGGCC)n RNA和poly-GR一起导致核斑功用紊乱的病理机制。一方面(GGGGCC)n RNA停留在核斑中，按捺核斑的液液相别离和动态特性，影响RNA的精确加工；另一方面，细胞质中poly-GR和核斑中心蛋白SRRM2共集合，损坏核斑完整性，加重核斑的功用紊乱。核斑功用紊乱引起广泛的RNA剪接功率下降，导致外显子跳动和内含子保存，引起神经细胞毒性。值得一提的是，在Tau相关疾病，如AD和FTD-TAU等神经退行性疾病中也存在核斑中心蛋白SRRM2的反常定位，提示靶向核斑为根底的医治或许在多种神经退行性疾病中发挥作用。 该论文通讯作者为约翰斯霍普金斯大学医学院孙疏影教授，榜首作者为吴荣博士。该研讨得到孙疏影团队很多成员、新加坡南洋理工Xavier Roca组、约翰斯霍普金斯脑资源中心和ALS安排渠道、约翰斯霍普金斯Bin Wu组的全力支持。约翰斯霍普金斯大学医学院孙疏影团队致力于神经退行性疾病的致病机制和药物靶点的研讨，近年来以通讯作者在Nature Neuroscience （详见BioArt报导：） , Neuron (2篇) （详见BioArt报导：） ，Nature Communications (3篇)，Science Signaling， Cell Reports等期刊宣布高水平研讨论文，欢迎有相关研讨经历和研讨爱好的优异博士后参加。感爱好者请投递邮件。
