中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所生物與化學(xué)交叉研究中心方燕姍研究員課題組和劉聰研究員課題組合作的*新研究，揭示了不同類型的RNA精密調(diào)控TDP-43的相分離狀態(tài)，其在細(xì)胞應(yīng)激時(shí)于核內(nèi)形成具有細(xì)胞保護(hù)功能的無(wú)膜、液滴狀、高度動(dòng)態(tài)且可逆的核顆粒，該研究團(tuán)隊(duì)將之命名為“TDP-43核體” 。
7月9日，該研究成果在線發(fā)表于《分子細(xì)胞》。
TDP-43是一種重要的RNA結(jié)合蛋白，其基因突變可引起肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS，俗稱“漸凍人癥”）。在正常細(xì)胞中，TDP-43蛋白主要彌散分布于細(xì)胞核內(nèi)，但可穿梭至胞漿并與其他蛋白相互作用形成應(yīng)激顆粒等各種核糖核蛋白復(fù)合物，參與RNA調(diào)控的多個(gè)步驟。在**狀態(tài)下，TDP-43在胞漿中形成異常蛋白聚集被認(rèn)為與ALS的發(fā)**展密切相關(guān)。但遺憾的是，核內(nèi)TDP-43在細(xì)胞應(yīng)激時(shí)的反應(yīng)及其在ALS發(fā)病中的作用長(zhǎng)期以來(lái)被忽視和低估。
上海有機(jī)所科學(xué)家的研究表明，TDP-43核體是通過(guò)TDP-43蛋白的液—液相分離所形成，這一過(guò)程被RNA嚴(yán)格調(diào)控。TDP-43蛋白序列中的兩個(gè)RNA識(shí)別域在這一過(guò)程中分別發(fā)揮著不同甚至相互拮抗的“向心—離心”作用，因而分別缺乏二者的TDP-43核體分別展現(xiàn)出有趣的“核”“環(huán)” 形態(tài)。總RNA對(duì)TDP-43蛋白相分離具有抑制作用，這與細(xì)胞核中相對(duì)“抑制性”的微環(huán)境一致，因此很少看到正常細(xì)胞自發(fā)形成的TDP-43核體。但當(dāng)細(xì)胞應(yīng)激時(shí)，神經(jīng)元中長(zhǎng)鏈非編碼RNA NEAT1 的水平明顯升高，促進(jìn)TDP-43蛋白發(fā)生相分離，從而引發(fā)TDP-43核體的組裝。下調(diào)細(xì)胞中NEAT1水平則會(huì)顯著減少應(yīng)激細(xì)胞中TDP-43核體的形成，因此證明NEAT1 RNA對(duì)于TDP-43形成應(yīng)激核體具有重要調(diào)控作用。
TDP-43蛋白的D169G位突變位于其RNA識(shí)別域中，是一種已知的ALS致病突變。研究人員在這項(xiàng)工作中發(fā)現(xiàn)，D169G突變嚴(yán)重NEAT1 RNA促進(jìn)TDP-43相分離和核體組裝的功能，導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激時(shí)有更多TDP-43蛋白從核內(nèi)轉(zhuǎn)移至胞漿中，在持續(xù)應(yīng)激下進(jìn)一步發(fā)展成具有ALS病理特征的高度磷酸化的TDP-43蛋白聚集體。
“相應(yīng)的，D169G突變的TDP-43在人源細(xì)胞和果蠅模型中均引起比野生型TDP-43更強(qiáng)的細(xì)胞毒性和神經(jīng)退化的表型。”研究人員表示，過(guò)去大量工作聚焦在TDP-43的出核及參與應(yīng)激顆粒的功能和調(diào)控，而這項(xiàng)研究則突破這一慣性思維的限制，提示TDP-43核體的形成或許是細(xì)胞應(yīng)激時(shí)的“**防線”，其組裝或功能異常可能與ALS的發(fā)生有重要關(guān)系，為ALS發(fā)病機(jī)制和**策略的研究提供新的思路和視角。
