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在神经退行性疾病研究中，TDP-43 异常聚集是关键问题。研究人员开展了 TDP-43 C 末端磷酸化对其细胞内定位和自组装影响的研究。结果发现 C 末端低磷酸化促进细胞质自组装，抑制核输入。这为相关疾病治疗提供新方向。
在神秘的神经世界里，一场关于蛋白质的 “异常聚会” 正在悄然上演。肌萎缩侧索硬化症（ALS）和额颞叶痴呆（FTLD）等神经退行性疾病，一直是医学领域难以攻克的难题。这些疾病中，TDP-43 蛋白就像脱缰的野马，不再乖乖待在细胞核中履行正常的 mRNA 加工职责，而是跑到细胞质中形成聚集体，导致细胞核中 TDP-43 数量减少，进而引发一系列病理反应，严重影响神经系统功能。目前，对于 TDP-43 在细胞质和细胞核中水平的调控机制，科学界仍知之甚少，这就像一团迷雾，笼罩着神经退行性疾病的研究道路。为了驱散这团迷雾，来自法国巴黎萨克雷大学（Université Paris-Saclay）等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们深入研究 TDP-43，发现了其 C 末端磷酸化状态与细胞内定位和自组装之间的微妙关系。这一发现意义重大，为开发治疗神经退行性疾病的新策略提供了关键线索，相关研究成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是微管平台（MT bench）技术，通过将蛋白质与微管结合域融合，利用该技术检测 TDP-43 在细胞质中的自组装情况；二是高内涵筛选（HCS）技术，借助其自动化成像和分析功能，对细胞进行高分辨率观察和定量分析；三是构建多种 TDP-43 突变体，包括磷酸化模拟突变体，用于研究不同磷酸化状态对 TDP-43 功能的影响。
研究结果如下：
- 自动化检测 TDP-43 自组装：研究人员开发了一种基于微管平台的自动化检测方法，该方法能够敏感地检测 TDP-43 点突变对其高级组装的影响，还能筛选出调节 TDP-43 自组装的激酶和磷酸酶抑制剂。
- 磷酸化对自组装的影响：超磷酸化和低磷酸化模拟突变体均与野生型 TDP-43 显著分离，但方式不同。超磷酸化模拟突变体产生的微管上的区室密度较低，表明 C 末端磷酸化会减少 TDP-43 的自组装。
- 对 TDP-43 转运和功能的影响：低磷酸化模拟突变体在细胞质中积累，而超磷酸化模拟突变体更多地留在细胞核中。此外，磷酸化模拟突变还会影响 TDP-43 的核功能，如对 CFTR 基因外显子 9 的剪接调控。
- 在应激颗粒中的招募情况：TDP-43 超磷酸化模拟突变体在急性氧化应激下不被招募到应激颗粒中，这是因为其与 mRNA 的结合能力在急性应激下降低，而在轻度应激下，超磷酸化模拟突变体可被招募到应激颗粒中。
- 激酶和磷酸酶抑制剂的作用：研究人员筛选出了 14 种激酶抑制剂和 2 种磷酸酶抑制剂，它们能够显著调节 TDP-43 的自组装。激酶抑制剂倾向于促进野生型 TDP-43 与超磷酸化模拟突变体的分离，增加 TDP-43 在细胞质中的积累；而磷酸酶抑制剂则促进混合，增加 TDP-43 在细胞核中的水平。
研究结论和讨论部分指出，TDP-43 细胞质中的自组装受 C 末端低磷酸化促进，这一过程拮抗了 TDP-43 的核输入。这意味着降低 TDP-43 C 末端在细胞质中的自组装，可能是促进其核定位、减少细胞质聚集的有效策略，对神经退行性疾病的治疗具有潜在意义。此外，研究还发现 TDP-43 磷酸化在剪接调控中可能发挥作用，但与细胞质自组装的变化并无直接关联。同时，研究明确了应激颗粒对 TDP-43 突变体的招募受应激水平和 TDP-43 磷酸化状态的影响。然而，仍有许多问题有待进一步研究，比如 TDP-43 C 末端磷酸化在急性应激下对其与 mRNA 结合的精确调控机制，以及病理突变如何影响 C 末端的磷酸化状态等。这些问题的深入研究将有助于更好地理解 TDP-43 相关神经退行性疾病的发病机制，为开发更有效的治疗方法奠定基础。
