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遗传性痉挛性截瘫（HSP）因痉挛蛋白（spastin）水平降低引发，目前尚无治愈方法。研究人员开展靶向 MDM2 对 spastin 影响的研究，发现 MDM2 可调节 spastin 水平和功能，用 Nutlin-3a 治疗能恢复其水平和功能，为 HSP 治疗提供新方向。
在神经疾病的神秘领域中，遗传性痉挛性截瘫（Hereditary Spastic Paraplegia，HSP）宛如一道难以攻克的难关，困扰着医学界。HSP 是一种神经退行性运动神经元疾病，主要由 SPG4 基因单倍体不足引起，该基因编码的痉挛蛋白（spastin）在维持细胞正常功能中起着关键作用 。大多数致病性 SPG4-HSP 变异是截断突变，会导致 spastin 水平降低，进而影响细胞内运输的多个过程，包括微管（Microtubule，MT）动力学和受体分选。维持细胞内 spastin 的最佳水平至关重要，然而目前尚无治愈 HSP 的方法，因此寻找能诱导 spastin 水平恢复的策略成为了医学研究的关键方向。
在此背景下，来自意大利国家研究委员会分子生物学和病理学研究所等多个机构的研究人员踏上了探索之旅。他们致力于研究 MDM2 与 spastin 之间的关系，期望能为 HSP 的治疗开辟新的道路。研究结果意义重大，不仅揭示了 MDM2 是 spastin 的新型相互作用蛋白，还发现它可调节 spastin 的多聚泛素化和蛋白质水平，这一发现为开发针对 HSP 患者的新治疗策略奠定了基础。该研究成果发表在《Cell Death Discovery》杂志上。
研究人员开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，培养了多种细胞系，如 HeLa 细胞、H1299 细胞等 。通过 RNA 干扰（RNAi）技术下调 MDM2 或 spastin 的表达；利用免疫共沉淀、GST pull-down 等实验检测蛋白质之间的相互作用；采用蛋白质免疫印迹（WB）分析蛋白质水平；运用实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测 mRNA 水平。此外，还使用了 AlphaFold2 进行蛋白质结构预测，以及通过细胞成像技术观察细胞形态和蛋白质定位。
下面来看具体的研究结果：
- MDM2 下调增加 spastin 水平：研究人员基于单 siRNA 介导的筛选结果，用 MDM2 特异性 siRNA 转染 HeLa 细胞，发现 MDM2 下调后，spastin 蛋白水平显著增加。在 p53 缺失的 H1299 细胞和 HIPK2 缺失的 HeLa 细胞中进行同样实验，得到了相同结果，表明 MDM2 介导的 spastin 调节独立于 p53 和 HIPK2 。
- MDM2 与 spastin 结合并以催化非依赖方式调节其多聚泛素化：分析 MDM2 对 spastin 转录水平的影响，发现 MDM2 下调未使 spastin mRNA 水平升高，排除了 MDM2 对 spastin 的转录调控。免疫共沉淀实验表明 MDM2 与 spastin 在蛋白质水平相互作用，且二者在细胞内共定位。利用 AlphaFold2 预测模型和肽 - 蛋白质对接分析，发现 MDM2 可通过 spastin 的 MIT 结构域直接结合。细胞内 spastin 泛素化实验显示，MDM2 调节 spastin 水平是通过其多聚泛素化，且 MDM2 的催化活性对调节 spastin 并非必需。
- 靶向 MDM2 可恢复 spastin 水平并减少细胞缺陷：MDM2 抑制剂 Nutlin-3a 已进入癌症临床试验阶段。研究人员用 Nutlin-3a 处理多种细胞，包括 HeLa 细胞、H1299 细胞、神经元样细胞 SH-SY5Y 和 NSC-34 细胞，以及 HSP 患者来源的细胞，均观察到 spastin 水平显著增加。在模拟 spastin 单倍体不足的实验中，Nutlin-3a 处理可减少细胞分裂延迟和 TfR1 分选缺陷，增强荧光 FtH 纳米载体的细胞摄取，表明 Nutlin-3a 可恢复 spastin 水平并减少相关功能缺陷。
在研究结论和讨论部分，研究人员确定 MDM2 是 spastin 的新相互作用蛋白，能调节其多聚泛素化和蛋白质水平，且该调节机制独立于 HIPK2 和 p53，也不依赖 MDM2 的泛素连接酶活性。MDM2 与 spastin 的 MIT 结构域直接相互作用，尽管可能还有其他结构域参与。MDM2 有望成为治疗 HSP 的潜在药物靶点，Nutlin-3a 可增加 spastin 水平，改善相关功能缺陷。虽然该研究目前局限于细胞培养，但为评估 MDM2 抑制在 SPG4-HSP 神经元和动物模型中的效果提供了重要基础。未来对 MDM2 在神经系统中的作用进行深入研究，有助于更好地理解 SPG4-HSP 及其他 HSP，为开发新的治疗方法提供可能。
