在一项最近发表于《大脑》(Brain)杂志的新研究中,弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute,简称克里克研究所)的研究人员发现了FUS蛋白在遗传性和非遗传性运动神经元(MND)病理中之前被忽视的作用,并指出FUS是未来治疗的可能靶点。
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该研究共同第一作者、克里克研究所博士后研究员Giulia Tyzack说:“虽然FUS不太可能是杀手锏,但这一发现使得我们距离理解MND复杂的分子生物学更近了一步,这对于未来几年的疗法寻找将是至关重要的。”
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FUS的问题
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科学家们已经确切建立了FUS蛋白与遗传形式MND之间的联系,1-2%的患者携带FUS基因突变。在这些患者中,FUS蛋白从运动神经元的细胞核中移出,并在细胞内形成破坏性团块。
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科学家们没有在非遗传形式的MND患者中检测到FUS团块,因此假设:FUS只与携带FUS突变的患者有关。
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但这项新研究发现,仅仅因为FUS没有形成团块并不意味着它没有造成破坏。
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疾病模型
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在这项研究中,克里克研究所和伦敦大学学院的研究人员研究了干细胞、小鼠模型以及非遗传性MND患者尸检组织中FUS的细胞位置。他们发现,与健康神经元相比,病变神经元中的FUS发生了广泛的位移,提示该蛋白在疾病状态下会从细胞核中转移。
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克里克研究所和伦敦大学学院研究组组长、皇后广场国家神经内科与神经外科医院(National Hospital for Neurology and Neurosurgery, Queen Square)顾问神经病学家Rickie Patani说:“我们惊讶地发现,在我们几乎所有的MND模型中,大量FUS蛋白都出现在错误的位置。”
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“虽然多年来在大多数MND病例中都没有发现FUS,但我们现在知道,FUS在绝大多数患者的疾病病理学中扮演着关键角色,包括90%的非遗传性患者。”
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蛋白质穿梭
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该研究团队着手理解FUS从细胞核移动到细胞其他部分(细胞质)的机制。基于之前的工作,该团队利用生物信息学来检测蛋白质结合异常,发现FUS附着在病变运动神经元细胞核内的一段RNA上。RNA是一种至关重要的分子,从细胞核内的DNA复制指令,并将其运送到细胞其他部分。当RNA从细胞核进入细胞质时,FUS也被带了出来。
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重要的是,研究团队发现,FUS在MND的特征开始形成之前就从细胞核移动出而进入细胞质,表明FUS在疾病早期就在发挥作用。
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“通过证明FUS在MND中发挥作用,我们为药物开发人员提供了另一个可能的研究对象。” 该研究共同资深作者、克里克研究组组长Nick Luscombe解释道,“FUS可能是参与该病病理过程的许多蛋白质之一,所以我们下一步的工作是弄清楚哪些其他蛋白质正在从细胞核穿梭出来,以便尝试找到阻止或逆转这一过程的方法。”
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