负电荷α-突触核蛋白凝聚体通过静电势调控分子分配：帕金森病病理机制的新视角

本研究揭示了α-突触核蛋白（αSyn）通过液-液相分离（LLPS）形成的凝聚体具有显著负静电势，通过电荷依赖性分子分配实验证明正电荷荧光标记物在凝聚体中富集度高达10倍。研究人员建立了可形成凝胶态αSyn凝聚体的SH-SY5Y细胞模型，发现细胞内凝聚体同样维持负电势。该发现为神经退行性疾病中异常相分离的病理机制提供了新见解，发表于《Journal of Biological Chemistry》。

　　

在神经退行性疾病研究领域，α-突触核蛋白（αSyn）的异常聚集被认为是帕金森病（PD）的关键病理特征。尽管已知αSyn可通过液-液相分离（LLPS）形成具有病理潜能的凝聚体，但关于其物理化学特性尤其是静电性质的研究仍存在空白。更关键的是，这些特性如何影响分子在凝聚体中的分配行为，进而参与疾病发生发展，成为亟待解决的科学问题。

为回答这些问题，国内某研究机构（根据CRediT声明推断为国内团队）的Leo E. Wong课题组开展了一项系统性研究。他们发现αSyn凝聚体具有显著的负静电势，这种特性会选择性富集带正电荷的分子。这一发现不仅揭示了αSyn相分离的新调控机制，还为理解其他生物分子凝聚体的电荷依赖性功能提供了范式。相关成果发表在《Journal of Biological Chemistry》上。

研究团队运用了多项关键技术：通过荧光标记αSyn变体（AF647/dsCy5/Cy5）的电荷差异分析分配行为；采用Zeta电位测量验证凝聚体表面双电层；利用等温滴定量热法（ITC）测定小分子结合亲和力；建立稳定转染αSyn-mCherry的SH-SY5Y神经元样细胞模型；结合FRAP和SIM显微技术表征凝聚体动态特性。

【分布规律】研究首先发现带正电荷的Cy5标记αSyn在凝聚体中的富集度是带负电荷AF647标记物的10倍以上（图1b-c）。通过热力学计算，估算出pH7.4条件下凝聚体内部静电势为-9.3mV。当降低pH至5.5或混合C端截短体αSyn(1-103)时，负电荷减少导致带负电分子分配增加（图1d-e），证实静电势与αSyn净电荷直接相关。

【物理验证】Zeta电位测量显示αSyn凝聚体表面存在负电势特征峰（图2b），但高导电性样品导致分辨率受限。小分子分配实验进一步验证静电调控机制：不带电的核黄素比其磷酸化衍生物（riboflavin-PO₄）更易进入凝聚体（图3c-d），而带正电Cy5-马来酰亚胺的分配系数达46.6（图3d）。

【相分离调控】当体系中带负电的αSyn-dsCy5比例超过50%时，LLPS被显著抑制（图4a），而带正电的αSyn-Cy5则作为"支架"蛋白促进相分离（图4b）。ITC显示Cy5-马来酰亚胺与αSyn结合解离常数（K_d）为3.8μM（图3g），说明除静电作用外，特异性结合也影响分配。

【细胞模型】在分化的SH-SY5Y细胞中，αSyn-mCherry形成直径约0.5μm的凝胶态凝聚体（图5b-c），对1,6-己二醇（1,6-HD）具有抗性，需联合SDS才能分散（图5e-f）。这些凝聚体逐渐积累病理标志物pS129（图5h-i），但短期内不引起明显毒性。通过电荷梯度设计的mEGFP探针（净电荷-8至+7）证实细胞内凝聚体同样维持负电势（图6c），带+7电荷变体富集度达2.8倍。

在讨论部分，作者强调这项研究具有多重意义：首先，揭示了αSyn凝聚体负静电势的普遍性，这种特性可能普遍存在于FUS、TDP-43等其他神经退行相关蛋白的凝聚体中。其次，建立了首个能稳定形成非毒性αSyn凝聚体的神经元样细胞模型，为研究相分离与疾病关联提供了新工具。更重要的是，发现静电势可显著影响小分子分配——带+1电荷的Cy5-马来酰亚胺比结构类似但带-1电荷的dsCy5-马来酰亚胺分配系数高10倍，这为开发靶向相分离结构的药物提供了新思路。

研究还提出了"异常分配"（aberrant partitioning）的新概念，即疾病相关突变可能通过改变蛋白电荷特性导致其在凝聚体中错误定位。例如在帕金森病中，带正电的PINK1激酶可能被异常富集于αSyn凝聚体，进而影响线粒体质量控制。这些发现不仅深化了对神经退行性疾病机制的理解，也为基于相分离调控的治疗策略开发奠定了理论基础。