阿爾茨海默病(AD)、額顳葉癡呆等神經(jīng)退行性疾病存在一個共同特征:大腦中的tau蛋白會出現(xiàn)異常纏結(jié),并形成有毒的聚集體。這些聚集體會持續(xù)破壞神經(jīng)元,造成細(xì)胞死亡,導(dǎo)致患者出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙。
不過,在過往的一些分析中,科學(xué)家們注意到并非所有的神經(jīng)元都對毒性tau蛋白敏感,有些神經(jīng)元能很好地應(yīng)對tau蛋白,并且存活下來。而挖掘出這類神經(jīng)元的天然優(yōu)勢,或許能幫助我們更好地應(yīng)對AD的發(fā)生與發(fā)展。
在《細(xì)胞》雜志上,加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一類特殊的CRL5-SOCS4蛋白復(fù)合物,它能夠標(biāo)記tau蛋白并推動降解過程。而增強這種天然防御機制或能有效減少毒性tau蛋白的形成與累積。此外,研究還發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激在影響線粒體后,會削弱細(xì)胞的tau蛋白清除能力。這些發(fā)現(xiàn)有望為治療AD提供新的啟示。
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研究中,作者借助人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)培養(yǎng)了一批神經(jīng)元,但他們讓其中部分細(xì)胞攜帶了特定基因突變,會導(dǎo)致細(xì)胞更容易聚集毒性tau蛋白。同時,研究者還構(gòu)建了一個大型的篩選文庫,他們主要想找到哪些基因的變化能夠影響神經(jīng)元內(nèi)tau蛋白的累積。
分析確認(rèn)了之前已知的自噬、泛素-蛋白酶體系統(tǒng)對tau蛋白具有調(diào)控作用,還找到了一個全新的調(diào)控基因
CUL5。它編碼的蛋白CUL5可以作為核心骨架,并搭建泛素酶、底物接頭蛋白形成特殊蛋白復(fù)合物。
分析顯示,基于此構(gòu)建的CRL5-SOCS4復(fù)合物具備特異性tau調(diào)節(jié)能力,它主要可以將泛素分子連接到tau蛋白上,并推動其前往蛋白酶體降解。如果降低
CUL5的表達水平,會導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)的tau蛋白水平升高。
研究人員進一步分析了來源于AD患者的組織樣本,他們發(fā)現(xiàn)盡管AD會伴隨大量神經(jīng)元死亡和丟失,但仍有一些神經(jīng)元保持了高度韌性——而這些細(xì)胞的
CUL5表達遠遠要更高。
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▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
另外,研究還揭示了線粒體功能障礙與tau蛋白毒性之間意想不到的聯(lián)系。當(dāng)研究人員破壞線粒體時,他們觸發(fā)了一種特定tau蛋白片段的產(chǎn)生,該片段的大小約為25千道爾頓。這種片段與在AD患者的血液和腦脊液中發(fā)現(xiàn)的一種生物標(biāo)志物——NTA-tau非常相似。這種異常的tau片段會改變tau蛋白的聚集方式,從而可能影響疾病的進展。
研究者指出,異常tau蛋白片段很可能是在細(xì)胞經(jīng)歷氧化應(yīng)激時產(chǎn)生的。而氧化應(yīng)激在衰老和神經(jīng)退行性疾病中很常見,它會降低蛋白酶體的效率,導(dǎo)致其無法正確處理tau蛋白。
這些發(fā)現(xiàn)為AD治療方法的開發(fā)提供了潛在線索。例如增強CRL5-SOCS4活性可能有助于神經(jīng)元更有效地清除tau蛋白,而維持應(yīng)激期間蛋白酶體功能則可以預(yù)防有毒tau蛋白片段的形成。
參考資料:
[1] CRISPR screens in iPSC-derived neurons reveal principles of tau proteostasis. Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2025.12.038
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