环状RNA靶向降解毒性RNA结合蛋白：肌萎缩侧索硬化症治疗新策略

本研究针对肌萎缩侧索硬化症(ALS)中RNA结合蛋白(RBPs)异常聚集的难题，创新性地利用环状RNA(circRNA)作为支架分子，通过募集E3泛素连接酶RC3H2特异性降解致病性FUS-P525L和hnRNPA1-P288S突变体。研究证实circRNA可形成三元复合物并显著降低突变蛋白水平（FUS-P525L降低20%，hnRNPA1-P288S降低30%），为ALS等RBP相关疾病提供了新型RNA治疗策略。

　　

肌萎缩侧索硬化症(ALS)被称为"渐冻人症"，是一种致命的神经退行性疾病，患者平均生存期仅2-5年。这种疾病的核心病理特征之一是RNA结合蛋白(RBPs)如FUS和hnRNPA1的突变导致其在细胞质中异常聚集，形成具有神经毒性的蛋白聚集体。尽管科学家们已发现这些蛋白异常与ALS发病密切相关，但现有治疗手段极其有限——2023年获批的tofersen药物仅适用于2%的SOD1突变患者。面对这一治疗困境，丹麦奥胡斯大学（Aarhus University）的研究团队在《Molecular Therapy: Methods & Clinical Development》发表了一项突破性研究，开创性地利用环状RNA的独特性质，为ALS治疗提供了全新思路。

研究人员采用circRNA分子工程、RNA免疫共沉淀、蛋白质印迹分析和流式细胞术等关键技术，构建了包含FUS/hnRNPA1结合位点和RC3H2识别序列的环状RNA支架系统。通过Tornado表达系统在HEK293细胞中实现circRNA的高效环化表达，并建立FUS-P525L和hnRNPA1-P288S的ALS细胞模型，验证突变蛋白的胞质错误定位特征。

实验设计

研究团队设计了一套精巧的"RNA分子诱饵"系统：将E3泛素连接酶RC3H2与致病性RBP通过circRNA支架物理性拉近，利用细胞内天然的泛素-蛋白酶体系统选择性降解目标蛋白。设计的circRNA包含两部分关键序列：针对FUS或hnRNPA1的高亲和力结合位点，以及RC3H2的特异性识别模块。其中circRNA FUS 1采用199nt的FUS结合序列，而circRNA hnRNPA1 2则包含四拷贝的UUAGGGA七核苷酸核心识别基序。

FUS蛋白降解

在FUS-P525L突变体研究中，circRNA FUS 1展现出最佳效果。RNA免疫共沉淀证实该circRNA能同时捕获FUS-P525L和RC3H2，形成稳定的三元复合物。Western blot分析显示，该系统可使FUS-P525L的稳态水平降低20%。值得注意的是，缩短FUS结合序列的circRNA变体（FUS 2-4）虽能结合目标蛋白，却未能有效介导降解，提示RNA支架的空间构象对泛素化效率具有关键影响。

hnRNPA1蛋白降解

对于hnRNPA1-P288S突变体，四拷贝结合模块的circRNA hnRNPA1 2表现出更优异的性能。该设计不仅实现了30%的hnRNPA1-P288S降解效率，对野生型蛋白也有24%的降低效果。研究人员推测多价结合带来的协同效应可能是其高效性的关键，这与hnRNPA1已知的多聚体结合特性相符。

这项研究开创性地将circRNA应用于蛋白质靶向降解领域，建立了首个全RNA组成的PROTAC（蛋白降解靶向嵌合体）系统。与传统小分子PROTAC相比，该策略具有多重优势：遗传编码的设计简化了合成过程；circRNA的天然抗核酸酶特性延长了作用时间；RNA结合蛋白的特异性识别降低了脱靶风险。虽然当前蛋白降解效率尚待提高，但研究为ALS等RBP相关疾病提供了全新的治疗范式。特别值得注意的是，该平台技术可扩展性强，通过更换不同的RNA识别模块，有望应用于其他由RNA结合蛋白异常引起的神经退行性疾病，如额颞叶痴呆和某些类型的帕金森病。未来研究可进一步优化circRNA结构设计，提高三元复合物形成效率，并开发针对突变蛋白特异性的识别序列，以增强治疗的精准性。