波形蛋白網(wǎng)絡(luò)失調(diào)：SNCA基因重復(fù)帕金森病神經(jīng)原纖維缺陷的關(guān)鍵因素

《Science Advances》最新研究破解帕金森病神經(jīng)突退化謎題：德國(guó)埃爾朗根大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用患者干細(xì)胞模型首次證實(shí)，SNCA基因重復(fù)通過(guò)劫持波形蛋白（vimentin）網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致神經(jīng)突損傷，更發(fā)現(xiàn)兩種小分子藥物可逆轉(zhuǎn)病變。這一發(fā)現(xiàn)為帕金森病早期干預(yù)提供了全新靶點(diǎn)。
 

研究思路：
研究團(tuán)隊(duì)從核心問(wèn)題出發(fā)——SNCA基因重復(fù)如何損傷神經(jīng)突？ 通過(guò)三管齊下的策略破解謎題：首先利用CRISPR-Cas9技術(shù)在患者誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）中構(gòu)建等基因?qū)φ战M（SNCA^Iso） 消除遺傳背景干擾；接著通過(guò)多組學(xué)分析（轉(zhuǎn)錄組+蛋白組+表觀基因組）鎖定關(guān)鍵靶點(diǎn)；最終采用藥理學(xué)干預(yù)驗(yàn)證治療潛力，形成完整證據(jù)鏈

研究方法和結(jié)果：
1. 基因編輯精準(zhǔn)調(diào)控α-突觸核蛋白
揭示α-突觸核蛋白（aSyn）在神經(jīng)前體細(xì)胞中的異常累積。團(tuán)隊(duì)通過(guò)CRISPR技術(shù)成功將SNCA重復(fù)患者的基因表達(dá)恢復(fù)至正常水平，發(fā)現(xiàn)SNCA^Dupl組神經(jīng)前體細(xì)胞的aSyn蛋白升高，奠定致病基礎(chǔ)。

圖1 SNCA^Dupl hiPSCs和NPCs中的aSyn水平

2. 時(shí)空失衡的α-突觸核蛋白動(dòng)態(tài)
追蹤aSyn在神經(jīng)元分化中的動(dòng)態(tài)變化。時(shí)序監(jiān)測(cè)顯示：分化早期aSyn異常升高，而分化后期雖總量下降，聚集態(tài)aSyn卻增加，且異常富集于神經(jīng)突內(nèi)，揭示時(shí)空失衡特征。
 

圖2 中腦神經(jīng)元分化過(guò)程中的動(dòng)態(tài)α-突觸核蛋白表達(dá)

3. 神經(jīng)突三維結(jié)構(gòu)坍塌
展現(xiàn)神經(jīng)突結(jié)構(gòu)的全面崩潰。三維成像發(fā)現(xiàn)SNCA^Dupl組神經(jīng)突密度下降、直徑縮減，關(guān)鍵骨架蛋白bTubIII表達(dá)降低。而基因校正后這些參數(shù)完全恢復(fù)正常，證明損傷的SNCA劑量依賴性。

圖3 神經(jīng)突與β微管蛋白III（bTubIII）水平的分析

4. 多組學(xué)鎖定元兇波形蛋白
通過(guò)多組學(xué)鎖定核心靶點(diǎn)。RNA-seq與蛋白質(zhì)組學(xué)聯(lián)合分析顯示：VIM基因（編碼波形蛋白）表達(dá)上調(diào)，神經(jīng)元分化調(diào)控因子PAX6顯著下調(diào)，且mRNA與蛋白變化高度相關(guān)，指明病理樞紐。
 

圖4 轉(zhuǎn)錄組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)分析

5. 染色質(zhì)開(kāi)放度揭示調(diào)控漏洞
提供表觀遺傳調(diào)控證據(jù)。ATAC-seq分析發(fā)現(xiàn)VIM基因區(qū)染色質(zhì)開(kāi)放性增加，而PAX6啟動(dòng)子可及性降低，闡釋基因表達(dá)紊亂的深層機(jī)制。
 

圖5 基于ATAC-seq技術(shù)的染色質(zhì)可及性與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)富集分析

6. PAX6失活阻斷神經(jīng)分化程序
證實(shí)分化程序持續(xù)受阻。質(zhì)譜定量顯示SNCA^Dupl組PAX6蛋白降低，該關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的失活導(dǎo)致神經(jīng)分化程序全面失調(diào)。
 

圖6 PAX6表達(dá)

7. 跨模型驗(yàn)證波形蛋白崩解
揭示波形蛋白網(wǎng)絡(luò)的跨模型崩解。在患者干細(xì)胞、人腦組織及動(dòng)物模型中均觀察到：波形蛋白出現(xiàn)異常截?cái)啵�神�?jīng)突分布減少，且散發(fā)性帕金森患者腦組織重現(xiàn)相同病變，驗(yàn)證臨床相關(guān)性。
 

圖7 波形蛋白的表達(dá)、截短變異、亞細(xì)胞定位與組織結(jié)構(gòu)

圖8 微管相關(guān)蛋白vimentin干擾對(duì)vimentin、βTubIII及神經(jīng)突形態(tài)的影響

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