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ALS神经元中的蛋白质团块为新疗法提供了潜在靶点

肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种神经系统疾病,会影响运动神经元-控制呼吸和肌肉的神经细胞。在显微镜下,研究人员注意到ALS患者的运动神经元含有过量聚集的称为TDP-43的蛋白质。由于滞留在这些聚集体中的TDP-43蛋白无法发挥其正常功能,因此科学家们认为这种积累会导致运动神经元变性,这是ALS的标志。

在2019年7月1日于美国加州大学圣地亚哥分校医学院的Neuron发表的一项研究中,研究人员发现长时间的细胞应激(例如暴露于毒素)会触发TDP-43在实验室培养皿中生长的人类运动神经元细胞质中结块。即使在缓解压力后,TDP-43结块仍会在ALS运动神经元中持续存在,而在健康神经元中则不会持续。

然后,研究小组筛选并鉴定了阻止这种压力诱导的持续性TDP-43积累的化合物(治疗药物的潜在前体)。这些化合物还增加了含有ALS相关突变的TDP-43蛋白的神经元的存活时间。

高级作者,加州大学圣地亚哥分校医学院教授,​​桑福德再生医学联盟的教员Gene Yeo说:“这些化合物可以为新的ALS疗法提供一个起点。”

Yeo及其团队,包括第一作者Mark Fang博士在内,当时是Yeo实验室的一名研究生,他们是从诱导的多能干细胞(iPSC)产生运动神经元的,这些干细胞已经从人的皮肤细胞转化而来。为了模拟ALS的细胞方面,他们将这些实验室运动神经元暴露于诸如嘌呤霉素之类的毒素中,该毒素对细胞造成压力并导致TDP-43团块。

通常,TDP-43蛋白质可帮助处理称为信使RNA的分子,这些分子可作为制造蛋白质的遗传蓝图。但是,当TDP-43蛋白在细胞核外结块时,它们将无法履行其正常职责,并且会对许多细胞功能产生深远影响。

研究人员测试了数千种化合物对RNA-蛋白质聚集的影响。他们惊讶地发现了不仅可将团块总数减少多达75%的化合物,而且还可以改变每个细胞的团块大小和数量。

测试的某些化合物是具有延伸的平面芳香族部分的分子-允许其插入核酸(例如DNA和RNA)中的臂。TDP-43必须结合RNA才能加入与ALS相关的团块。因此,根据Yeo的说法,与RNA相互作用的化合物可防止TDP-43结块,这是有道理的。

方说:“尽管这些发现仍然需要在模型生物体中进行检验,并且有更多的工作要做,才能在一天内对患者进行潜在疗法的检验,但这些化合物已经扩大了我们揭示RNA-蛋白质之间关系的工具箱。聚集和神经系统疾病。”

ALS,又称卢格里格氏病,影响了2万多美国人。当前,没有有效的ALS治疗方法,这主要是由于对疾病如何在分子水平上引发和发展的了解不足。这种疾病总是致命的。

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