SON依赖的核斑点修复可缓解蛋白质病变SON-dependent nuclear speckle rehabilitation alleviates ...

环球医讯 / 认知障碍来源:www.nature.com美国 - 英语2025-08-07 01:59:25 - 阅读时长4分钟 - 1583字
本研究发现核斑点支架蛋白SON通过降低核斑点表面张力,激活蛋白质质量控制系统,抑制YAP1活性,从而缓解视网膜变性和tau蛋白病变。该研究通过高通量筛选确定了pyrvinium pamoate作为可药化核斑点修复剂,在纳米摩尔浓度下通过增强自噬和泛素-蛋白酶体活性改善蛋白质病变,为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的治疗提供了新靶点。
蛋白质病变核斑点修复SON蛋白pyrviniumpamoate蛋白质稳态YAP1信号自噬泛素-蛋白酶体活性神经退行性疾病阿尔茨海默病
SON依赖的核斑点修复可缓解蛋白质病变

研究摘要

当前针对单一蛋白质质量控制通路的治疗手段在缓解蛋白质病变方面效果有限,凸显了开发可全局调控蛋白质稳态的共性治疗靶点的重要性。在先前发现核斑点作为转录调控蛋白质稳态关键无膜细胞器的基础上,我们提出通过核斑点修复来缓解蛋白质病变的策略。我们发现pyrvinium pamoate(PP)作为核斑点修复剂,可通过与SON蛋白固有无序区结合降低核斑点表面张力,从而增强蛋白质质量控制基因表达并抑制YAP1转录活性。在临床前模型中,PP在SON依赖性机制下保护视网膜变性和tau蛋白病变,主要通过促进自噬和泛素-蛋白酶体活性实现,且不引发细胞应激反应。在人类tau蛋白病变组织中观察到核斑点形态异常、蛋白质质量控制能力下降和YAP1活性增加。本研究为靶向核斑点治疗蛋白质病变提供了原理性验证。

研究发现

核斑点修复调控蛋白质稳态与YAP1信号的拮抗作用

通过调节SON表达水平,我们发现核斑点修复可全局重塑蛋白质稳态基因表达:适度过表达SON可降低核斑点球形度,增加其向染色质的募集,放大蛋白质稳态基因表达,减少蛋白质聚集;反之则效果相反。重要的是,SON表达随衰老在小鼠多种组织中下降,伴随更球形且更小的核斑点。在衰老的正常人肺组织和阿尔茨海默病患者脑组织中同样观察到SON表达降低。这提示增强SON功能可能通过恢复核斑点形态和功能来强化蛋白质质量控制系统。

高通量筛选确定PP为核斑点修复剂

通过对2500种FDA批准药物的高通量筛选,我们发现PP最能重现SON过表达的转录组特征。该化合物以剂量依赖方式降低核斑点球形度并增加其周长,且该效果在SON敲低细胞中完全消失。基因集富集分析显示PP处理细胞与SON过表达细胞具有相似的蛋白酶体、自噬相关基因上调和YAP1靶基因抑制特征,证实PP通过SON依赖机制发挥核斑点修复作用。

PP降低核斑点表面张力的分子机制

通过细胞热位移分析,我们证实PP特异性稳定SON蛋白而非其他核斑点组分。在体外重构系统中,PP通过靶向SON IDR2结构域降低液-液相分离界面张力。光学镊子实验显示PP处理显著增加核斑点破裂概率,但不改变破裂所需作用力,提示PP通过弱多价相互作用改变SON IDR2凝聚体整体物化性质。这种表面张力降低使核斑点更易浸润基因组DNA,促进剪接体稳定参与蛋白质稳态基因的RNA加工。

PP通过增强蛋白酶体活性缓解蛋白质病变

在视紫红质突变(RHO P23H)和tau病理模型中,纳米浓度PP在不诱发细胞应激情况下显著增强蛋白质质量控制能力。在视网膜外植体模型中,PP治疗恢复核斑点形态至正常尺寸,通过增强自噬通量将病理tau和视紫红质水平降低50%以上。PP的疗效在SON敲低条件下完全消失,且抑制自噬(ULK1/2抑制剂)或蛋白酶体(MG132)可抵消其效果。在果蝇tau病理模型中,PP喂养显著延长寿命16%,并恢复运动功能。

人类转化研究证实PP治疗潜力

通过对19个阿尔茨海默病脑组织转录组的再分析,发现PP抑制的YAP1下游基因(如YAP1、TEAD1)在患者脑区普遍上调,而PP激活的蛋白质稳态基因(如ERAD相关基因EDEM1、自噬相关基因ATG13)显著下调。在人类iPSC来源的tau突变神经元中,PP处理可将核斑点形态和磷酸化tau水平恢复至野生型水平,且该效果在敲低SON时消失,证实其作用机制的保守性。

研究意义

本研究首次证明靶向核斑点的治疗策略在蛋白质病变中的应用潜力。PP通过同时激活蛋白质质量控制系统和抑制YAP1信号通路,为神经退行性疾病的治疗提供了双效机制。这种表面活性剂样化合物直接改变生物大分子凝聚体物化性质的策略,为开发新型抗衰老药物提供了新思路。研究还揭示核斑点功能衰退作为tau病理驱动因素的分子机制,为阿尔茨海默病早期干预提供了重要靶点。

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