Bri2蛋白C端延伸触发淀粉样核心形成的全基因组突变扫描研究揭示痴呆症新机制

这篇研究通过深度突变扫描（DMS）和随机序列延伸（RSE）技术，系统解析了ITM2B/BRI2基因终止密码子丢失（stop-loss）突变导致C端延伸肽段（如ADan/ABri）形成淀粉样纤维的核心机制。研究发现Bri2蛋白C端隐藏不完全淀粉样基序（incomplete amyloid motif），仅需2个特定氨基酸延伸即可触发淀粉样聚集，约32%的随机延伸序列具有成核能力。该工作为理解终止密码子突变相关痴呆症（FBD/FDD等）的致病机制提供了高通量数据支持，并提示基因组中潜在"隐性淀粉样基序"的广泛存在。

　　

Significance
终止密码子丢失突变（stop-loss）逃逸无义介导的mRNA降解（NMD）机制后，可产生C端异常延伸的蛋白产物。ITM2B/BRI2基因的此类突变导致ADan和ABri等肽段沉积为淀粉样纤维，引发家族性英国/丹麦痴呆（FBD/FDD）。研究通过大规模突变分析揭示：Bri2的C端存在不完全淀粉样基序，其淀粉样转化潜能取决于特定C端延伸序列。

Quantifying Amyloid Nucleation
采用酵母报告系统（SupN融合蛋白）定量检测发现：天然Bri2无成核能力，而34aa的ADan肽表现出强于Aβ42的成核效率（25.14% vs. 12.5%），ABri则几乎无活性。体外硫黄素T（ThT）结合实验验证了该结果，ADan在低浓度（6μM）即可快速聚集。

Deep Mutagenesis of ADan
对ADan进行676个单点突变扫描，鉴定出L20-F26为关键淀粉样核心区域：

• 该区域55%的突变抑制成核，所有脯氨酸突变（除L20P外）均破坏聚集
• 门控残基（gatekeepers）F6/I8/K14/A16/L27的突变可增强成核
• 与Aβ42突变效应无相关性（R=0.08），提示淀粉样形成机制具有序列特异性

Bri2 Random Extensions
通过12个NNK密码子构建18,000种随机延伸序列，发现：

1. 32%序列具有成核能力，最短2aa延伸（如IV、IC）即可激活淀粉样转化
2. 成核序列富含极性氨基酸（Asn/Cys）和芳香族残基（Phe/Val），排斥脂肪族氨基酸
3. 不同长度延伸的成核序列具有特征性氨基酸偏好：
   • 短肽（<30aa）：N端芳香族富集
   • 长肽（≥30aa）：C端甘氨酸和带电残基富集

Discussion
研究揭示了"不完全淀粉样基序"的致病机制：

• Bri2的C端天然构象可能通过空间位阻抑制聚集，而特定延伸解除这种抑制
• 临床相关突变（如FKD的R24C）显著增强ABri成核能力
• 终止密码子通读（stop-codon readthrough）药物可能意外激活基因组中隐藏的淀粉样基序

Methods Highlights

1. 酵母选择系统：SupN融合蛋白报告淀粉样成核，通过-ADE筛选阳性克隆
2. 深度测序：DiMSum流程分析输入/输出库变异频率，计算成核分数（NS）
3. 体外验证：合成肽段ThT动力学实验与酵母结果高度一致（R=0.94）

该研究建立了终止密码子突变致病的定量评估框架，为开发预测工具和干预策略提供了关键数据集。发现短至2aa的延伸即可致病，提示需要对基因组非编码区潜在淀粉样风险进行系统性评估。