基底膜蛋白perlecan结构解析揭示Schwartz-Jampel综合征致病新机制

本研究针对Schwartz-Jampel综合征（SJS）的致病机制，通过解析基底膜核心蛋白perlecan区域3及其突变体的晶体结构，发现P1019L突变通过局部构象变化而非稳定性降低引发疾病，为理解细胞外基质蛋白突变致病机制提供了新视角。研究结合nanoDSF、SEC-MALS等技术，发表于《Matrix Biology》。

　　

基底膜是分隔上皮组织与结缔组织的重要结构，其核心成分perlecan作为一种多结构域硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，在组织发育和稳态维持中发挥关键作用。然而，perlecan基因突变会导致多种遗传性疾病，包括Schwartz-Jampel综合征（SJS）——一种以肌强直、骨骼畸形为特征的罕见病。尽管已有48种SJS相关突变被鉴定，但因其结构信息匮乏，突变致病机制始终成谜。

这项发表于《Matrix Biology》的研究首次解析了perlecan区域3的晶体结构，并聚焦五个SJS相关错义突变。研究人员发现，不同于其他四个导致蛋白产量和热稳定性降低的突变（L1088P、R1478C、C1532Y、R1550C），P1019L突变反而提高了蛋白稳定性。通过2.0 ?高分辨率结构分析，揭示该突变仅引起局部环区构象变化，不破坏整体结构。这一反常现象暗示SJS可能存在非经典致病途径——可能是通过干扰perlecan与PDGF-AA、WARP等配体的相互作用而非结构稳定性引发疾病。

关键技术包括：1）利用Glu-C V8蛋白酶水解获得稳定片段；2）纳米差示扫描荧光法（nanoDSF）测定热稳定性；3）尺寸排阻色谱-多角度光散射（SEC-MALS）分析寡聚状态；4）长波长硫单波长反常散射（S-SAD）尝试相位解析；5）基于RoseTTAFold预测模型的分子置换法解析晶体结构。

【Protein production】
通过部分蛋白酶解鉴定出I876-V1272和V1272-T1672两个稳定片段。SJS突变体中，L1088P产量骤降至0.05 mg/L，而P1019L保持50 mg/L的高产率，暗示其独特致病机制。

【Biophysical analysis】
nanoDSF显示P1019L熔解温度（Tm）比野生型提高2.7°C（64.4°C vs 61.7°C），而R1478C突变使Tm降低12.6°C。SEC-MALS证实P1019L未改变单体状态。

【Structural analysis】
晶体结构揭示区域3含4个层粘连蛋白表皮生长因子样（LE）结构域和1个层粘连蛋白IV型A样（laminin IV type A-like）结构域。P1019L突变位于β7-β8间的环区，仅使R1018-L1024区B因子升高，未影响整体折叠。

【Discussion】
研究突破性地发现：1）perlecan区域3中LE结构域通过非经典二硫键（如C933-C1126）连接；2）P1019L代表首例不依赖稳定性降低的SJS致病突变；3）提出突变可能通过改变与PDGF-AA（K_d
=6 nM）等配体的结合引发疾病。

该研究为理解细胞外基质蛋白的"结构-功能-疾病"关系树立了新范式。未来需进一步验证P1019L是否影响配体结合，这将为开发靶向干预策略提供分子基础。结构指导的突变分类也有助于临床评估SJS严重程度和预后。