靶向α-突触核蛋白纤维的Ig样结合剂设计：抑制病理活性的新策略

本研究针对帕金森病(PD)中α-突触核蛋白(α-syn)纤维的神经毒性和传播机制，开发了源自α-syn受体的免疫球蛋白样(Ig-like)结构域（L3D1、vRAGE、CD4 D1和CAR D1），通过特异性结合α-syn纤维C端酸性区域，有效阻断其细胞表面附着，抑制神经元内α-syn聚集和小胶质细胞炎症反应。结构导向设计的CAR D1_Mut突变体进一步提升了结合效能，为PD治疗提供了新型分子工具。

　　

帕金森病(PD)作为第二大神经退行性疾病，其核心病理特征是α-突触核蛋白(α-syn)在中枢神经系统形成路易小体(Lewy bodies)。这些错误折叠的蛋白质聚集体不仅直接损伤神经元，还能通过"朊病毒样"传播机制在脑区扩散，更通过激活小胶质细胞引发慢性神经炎症，形成恶性循环。尽管近年来发现LAG3、RAGE等受体介导α-syn纤维的内吞和炎症激活，但如何特异性阻断这些病理相互作用仍是重大挑战。

中国科学院上海有机化学研究所交叉学科研究中心的科研团队在《Nature Communications》发表突破性研究，首次系统评估了源自α-syn受体的Ig样结构域作为分子抑制剂的潜力。研究通过生物层干涉术(BLI)、免疫金标记透射电镜(TEM)和核磁共振(NMR)等技术，证实L3D1、vRAGE等结构域通过静电作用靶向α-syn纤维C端(残基115-135)，其中CD4 D1结合力最强(KD=9.7 nM)。在原发性神经元模型中，这些结合剂可减少≥80%的病理磷酸化α-syn(pS129)聚集；在BV2小胶质细胞中，能显著降低IL-1β、IL-6等促炎因子表达。尤为重要的是，通过AlphaFold 3预测和Rosetta能量优化设计的CAR D1_Mut突变体(G51R/P52R等7个位点)，将结合亲和力提升20倍至7.91 nM，展现出精准的"结构-功能"调控能力。

关键技术方法包括：1) 原代神经元与BV2细胞模型评估α-syn纤维结合及病理效应；2) BLI定量测定蛋白互作动力学；3) NMR解析α-syn结合表位；4) 免疫金TEM可视化分子结合；5) AlphaFold 3-Rosetta联合计算设计突变体。

L3D1和vRAGE抑制纤维诱导的神经元α-syn聚集和炎症

研究发现LAG3的D1结构域(L3D1)和RAGE的V结构域(vRAGE)能以1:1摩尔比有效阻断α-syn纤维与神经元结合，并减少pS129阳性聚集斑块。截断MHC-II结合环的dL3D1保留了这一功能，证实其作用不依赖免疫调节活性。在BV2细胞中，三者均能抑制TLR2/RAGE通路介导的IL-1β、TNF-α上调。

鉴定靶向α-syn纤维的新型Ig样结合剂

通过结构同源比对发现CD4和CAR的D1结构域与dL3D1相似(Cα RMSD<1.233 ?)。BLI显示CD4 D1对α-syn纤维的亲和力(9.7 nM)比对单体高116倍，而CAR D1结合较弱(KD=0.10 μM)。免疫金TEM证实二者均特异性标记纤维而非tau蛋白K19纤维。

Ig样结合剂与α-syn相互作用的结构特征

NMR化学位移扰动(Chemical Shift Perturbations, CSPs)表明CD4 D1主要结合α-syn C端酸性残基(115-135)。删除C端的α-syn₁₀₀完全丧失结合能力，而将α-syn_101-140片段融合至tau K19形成的嵌合纤维仍保留结合活性，证实C端为关键表位。

基于结构的结合剂活性优化

AlphaFold 3预测显示CD4 D1通过K60-R84与α-syn形成3个盐桥和4个氢键，而CAR D1仅1个盐桥。通过增加界面正电荷设计的CAR D1_Mut(G51R/D68R等)将盐桥增至5个，结合能(ΔΔG)降低3.2倍，使α-syn纤维结合力提升至7.91 nM，神经元保护效果与CD4 D1相当。

该研究开创性地将受体结构域转化为α-syn纤维抑制剂，其结合亲和力(7.9-9.7 nM)与临床抗体Prasinezumab相当。通过揭示C端酸性区域为"通用受体结合表位"，不仅为理解α-syn传播提供新视角，更为开发非抗体类抑制剂开辟道路。值得注意的是，改造后的CAR D1_Mut首次实现了Ig样结构域的人工功能强化，这种"结构-电荷"协同设计策略可拓展至其他蛋白聚集体干预领域。未来研究需在动物模型中验证这些分子能否穿透血脑屏障并阻断病理扩散，但其模块化特性已为基因治疗载体构建奠定基础。