Humanin变异体通过不同纤维形态聚集：揭示线粒体衍生肽与BCL-2蛋白互作的结构基础及其治疗潜力

本研究针对线粒体衍生肽Humanin（HN）的纤维化机制及其与凋亡调控蛋白BAX的互作展开深入探索。通过构建8种保守位点突变体，结合透射电镜（TEM）、圆二色谱（CD）和光散射技术，首次系统揭示了HN自身形成β-片层纤维的能力，并发现L9-L12疏水核心对纤维形态及BAX诱导的折叠转换（fold-switching）具有决定性作用。该研究为开发基于HN的神经退行性疾病和癌症治疗策略提供了关键结构依据，发表于《Journal of Biological Chemistry》。

　　

在探索对抗神经退行性疾病和癌症的新策略中，线粒体衍生肽Humanin（HN）因其独特的细胞保护功能备受关注。这种由24个氨基酸组成的微小肽段，最初从阿尔茨海默病（AD）患者抗性脑区中被发现，能通过抑制BCL-2家族促凋亡蛋白（如BAX）来阻断细胞死亡。然而，尽管HN的临床潜力已被证实——从减轻化疗副作用到延缓衰老——其分子机制却始终笼罩在迷雾中。尤其令人困惑的是，这个看似简单的肽段如何同时具备信号传递和结构转化能力？

为揭开谜底，美国国立卫生研究院的研究团队在《Journal of Biological Chemistry》发表突破性研究。他们发现HN本身竟能像淀粉样蛋白般形成β-片层纤维，更惊人的是，这些纤维会"绑架"BAX蛋白，强制其从α-螺旋结构转变为β-折叠，从而中和其促凋亡活性。这种前所未有的"分子变形记"为理解HN的多重功能提供了全新视角。

研究采用多学科技术联合作战：透射电镜（TEM）直接捕捉纤维形态的纳米级细节；圆二色谱（CD）解析二级结构动态变化；光散射技术定量聚集过程；硫黄素T（ThT）荧光标记β-片层特征。特别值得注意的是，实验采用接近生理浓度的5-200 μM HN，避免了传统稀释方法对脆弱纤维结构的破坏。

负染TEM揭示HN纤维多样性
在5 μM浓度下，野生型（WT）HN形成直径约6.25 nm的笔直纤维，而突变体则上演了"形态变奏曲"：L9A和L10A突变产生周期性卷曲纤维，C8A/C8D突变导致随机弯曲结构。这种形态分异暗示中央疏水核心（C8-L12）如同分子建筑师，决定着纤维的几何蓝图。

圆二色谱解码结构密码
当浓度升至200 μM，WT HN和L18A突变体展现出典型的β-片层特征（214 nm谷值），而L9A/L10A却呈现α-螺旋信号（228 nm谷值）。这颠覆了AlphaFold的预测——该AI工具错误地将所有突变体建模为β-片层，暴露出其对非经典纤维结构的认知盲区。

光散射与ThT揭示功能关联
关键发现在于：β-片层形成能力与BAX抑制效率直接相关。C8D和L10A突变体几乎丧失ThT响应（β-片层活性下降90%），其光散射信号也最弱；而保留β-片层活性的L18A仍能有效聚集BAX。特别有趣的是，即使α-螺旋型纤维（如L9A形成）也能捕获BAX，但无法诱导其结构转变，如同失效的分子牢笼。

TEM见证BAX-HN共舞
1:1混合时，BAX使HN纤维直径增至7.25 nm，表面出现"瘤状"突起——这正是抗体标记证实的BAX整合位点。相比之下，L10A突变体与BAX仅形成无序聚集体，印证了前述功能缺陷。

这项研究构建出全新作用模型（如图6所示）：HN通过双重机制中和BAX——或直接拦截可溶性BAX单体，或"腐蚀"已激活的膜结合BAX。其中C8残基扮演"分子开关"：氧化态不影响纤维形成，但还原态对BAX结构转变至关重要；而L9-L12序列构成"结构枢纽"，其突变会破坏β-片层网络，导致功能失活。

这些发现对HN临床应用具有双重启示：治疗制剂中预存的纤维可能影响药效，而设计靶向L9-L12核心的稳定类似物或可增强疗效。更深远的是，该机制可能普遍存在于其他线粒体衍生肽（如MOTS-c）中，为探索这类"微型蛋白宇宙"开辟了新航道。正如研究者所言："我们不仅发现了一种新的分子语言，更找到了翻译这种语言的密码本。"

（注：所有数据均来自原文，图示引用已转换为文字描述，专业术语首次出现时均标注英文原名，上标下标严格按原文格式呈现）