基于AlphaFold3的CHCHD10致病突变结构影响研究：构象集合揭示神经退行性疾病新机制

本研究针对CHCHD10基因突变导致线粒体功能障碍与神经退行性疾病的分子机制，利用AlphaFold3结合AFflecto构建构象集合，发现R15S、P23L等突变通过改变蛋白二级/三级结构而非分子紧密度（半径32.69-35.94?）调控功能，为ALS/FTD等疾病治疗提供新靶点。

　　

线粒体作为细胞的能量工厂，其功能异常与多种神经退行性疾病密切相关。其中，CHCHD10蛋白作为线粒体关键调控因子，其突变与肌萎缩侧索硬化（ALS）、额颞叶痴呆（FTD）等疾病直接相关。然而，这些突变如何通过结构变化影响蛋白功能，进而导致线粒体网络断裂、嵴结构紊乱等病理现象，一直是未解之谜。更棘手的是，CHCHD10含有内在无序区域（IDR），传统结构生物学方法难以捕捉其动态构象特征。

为破解这一难题，研究人员采用革命性的AlphaFold3人工智能预测技术，结合专门针对无序蛋白开发的AFflecto算法，系统研究了野生型与R15S、P23L等7种致病突变体CHCHD10的结构差异。研究发现，这些突变虽未显著改变蛋白整体紧密度（半径回旋值稳定在32.69-35.94?），但通过重塑3₁₀
-螺旋和β-折叠等二级结构元件，破坏了分子内盐桥网络。特别值得注意的是，位于N端的R15S突变导致该区域无序性增强，而G58R突变则诱发C端结构域异常折叠。这些发现发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，首次揭示了CHCHD10突变通过"结构微调"而非全局构象崩塌来影响功能的分子机制。

关键技术包括：1）基于AlphaFold3的初始结构预测；2）AFflecto构象集合生成算法；3）DSSP二级结构分析；4）分子内接触图谱与盐桥网络计算；5）半径回旋与末端距离测量。研究队列涵盖已知与ALS/FTD相关的7种临床突变体。

【结果与讨论】

1. 突变特异性结构重塑
   通过构象集合分析发现，R15S突变使N端残基1-30无序化程度增加47%，而P23L突变在CX₉
   C基序附近诱导产生新的β-发夹结构。这种突变特异性结构改变可能解释为何不同突变导致差异化的临床表现。

2. 分子内互作网络破坏
   接触图谱显示，S59L突变导致第59位丝氨酸与第132位半胱氨酸的硫醇相互作用消失，该互作在维持CHCHD10与CHCHD2的"轨道状"线粒体定位中起关键作用。这为突变导致线粒体网络断裂提供了结构基础。

3. 功能进化的结构基础
   研究提出进化可能优化了CHCHD10的半径回旋范围：足够小的尺寸确保线粒体膜定位，而适度的无序性赋予其结合COX（细胞色素c氧化酶）、OPA1等多种靶标的灵活性。突变通过精细调整这一平衡而非完全破坏结构来影响功能。

这项研究不仅为理解CHCHD10相关疾病的分子机制提供了结构视角，更开创性地将构象集合分析应用于线粒体IDP研究。发现的"结构微调"机制可能普遍存在于其他内在无序蛋白相关疾病中，为开发针对ALS/FTD等疾病的构象特异性药物奠定了理论基础。未来研究可进一步探索这些结构变化如何精确调控OPA1剪切和mtISR（线粒体整合应激反应）通路激活。