研究揭示运动神经元疾病的紊乱程度
弗朗西斯·克里克研究所和伦敦大学学院的研究人员表明,在受运动神经元疾病 (MND)(也称为肌萎缩侧索硬化症 (ALS))影响的神经细胞中,发现了数百种蛋白质和 mRNA 分子的错误位置。
ALS 是一种进展迅速且具有破坏性的疾病,通过影响运动神经元导致瘫痪,治疗选择有限。到目前为止,科学家们意识到在 ALS 神经细胞中意想不到的位置发现了一些蛋白质,尤其是一种名为 TDP-43 的蛋白质。
但《神经元》发表的新研究表明,问题的范围要广泛得多。这种“错误定位”影响的蛋白质比最初想象的要多得多,尤其是那些参与 RNA 结合的蛋白质。这种错误定位也延伸到了 mRNA,即传递指令以从细胞核中的 DNA 制造蛋白质的分子。
研究人员使用来自患者的干细胞来创建TARDBP 和 VCP 基因中带有引起 ALS 突变的运动神经元。然后,他们分离了细胞的两个主要区室(细胞核和细胞质),并分析了每个区室中的所有 mRNA 和蛋白质。他们发现,与健康细胞相比,ALS 细胞中有数百个 mRNA 和蛋白质错位。
他们观察到蛋白质和 mRNA 从细胞核重新定位到细胞质,反之亦然,这暗示了细胞内潜在的运输问题。
研究人员还发现,与正确位置的 mRNA 和蛋白质相比,错位的 mRNA 和蛋白质之间的相互作用更多。他们推测,当 mRNA 和蛋白质错位时,它们可能会相互拖拽,从而产生多米诺骨牌效应。
克里克大学和伦敦大学学院临床医生科学家奥利弗·齐夫 (Oliver Ziff) 表示:“我们很惊讶地看到错误定位的程度,尤其是 mRNA,因为以前从未报道过这种情况。现在的目标是找到这个问题的根源,其中存在许多有趣的可能性,其中一个是细胞核和细胞质之间的运输发生故障。这项研究是一项出色的团队努力,我非常感谢我的同事,特别是共同第一作者 Jasmine Harley 博士、Yiran Wang 博士、还有雅各布·尼维斯。”
值得注意的是,一种名为 ML240 的药物可部分改善蛋白质和 mRNA 的错误定位,该药物可阻断 VCP 酶的作用。阻断这种酶还可以对细胞功能产生其他有益影响,例如降低 DNA 损伤水平。