微管蛋白异构体互作通过DLK-1-MAPKKK通路实现神经保护的新机制

这篇研究揭示了微管蛋白（MT）异构体互作在神经保护中的关键作用。通过遗传筛选发现β-微管蛋白BEN-1的L246F突变会激活保守激酶DLK-1信号通路，进而上调α-微管蛋白TBA-2表达，形成稳定的微管"岛屿"结构。该机制通过DLK-1-CEBP-1转录调控形成正反馈回路，为神经元微管稳态和功能维持提供了新见解，对神经退行性疾病研究具有重要意义。

　　

微管蛋白-MAPKKK通路通过调控微管蛋白异构体互作实现神经保护

A mutation in β-Tubulin ben-1 Promotes DLK-1 to CEBP-1 Signaling

研究团队通过遗传筛选发现β-微管蛋白BEN-1的L246F突变能显著激活DLK-1-CEBP-1信号通路。这一突变位于β-微管蛋白T7环区，导致CEBP-1::EGFP表达上调，且表现出对苯菌灵的敏感性增强。基因回补实验证实L246F是功能获得性突变，而dlk-1缺失可完全阻断这一效应。

BEN-1(L246F) Is Assembled into MTs and Forms Stable Islands

利用Split GFP标记技术，研究人员观察到BEN-1(L246F)在神经元中形成稳定的"岛屿"结构。这些岛屿沿神经突分布，长度约6μm，具有缓慢的生长动力学（0.12±0.04μm/min）。FRAP分析和诺考达唑处理证实这些结构确实是微管组成部分。值得注意的是，只有苯丙氨酸替代能诱导岛屿形成，而其他氨基酸替换（如缬氨酸或丙氨酸）则无此效应。

BEN-1(L246F) Islands Are Likely Enriched in GTP-Tubulin

共定位研究发现这些岛屿与微管结合蛋白MAPH-1.1共定位，但不与微管负端标记蛋白PTRN-1共定位。特别引人注目的是，GTP-微管结合蛋白EBP-2在岛屿区域显著富集，提示这些结构可能富含GTP-微管蛋白。这一发现为理解微管 shaft 中GTP微管蛋白的功能提供了重要线索。

α-Tubulin TBA-2 Is Required for the Formation of BEN-1(L246F) Islands

通过系统筛选发现，α-微管蛋白TBA-2特异性地与BEN-1(L246F)共组装形成岛屿结构。基因敲除实验显示tba-2缺失会显著减少岛屿数量，而tba-1缺失则无此影响。结构分析表明，TBA-2的216位天冬氨酸、218位谷氨酸和287位丝氨酸对其与BEN-1(L246F)的特异性互作至关重要。

DLK-1 Promotes the Formation of BEN-1(L246F) Islands in Mature Neurons

研究发现DLK-1活性水平直接影响岛屿形成：dlk-1缺失减少岛屿数量，而促进DLK-1表达的rpm-1突变则增加岛屿。时序实验表明，在幼虫晚期（L4）而非早期（L1）激活DLK-1能有效促进岛屿形成，揭示了发育阶段特异性的调控机制。

DLK-1 Promotes TBA-2 Expression for the Formation of BEN-1(L246F) Islands

机制研究表明，DLK-1通过转录因子CEBP-1上调tba-2表达。染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）发现CEBP-1结合在tba-2启动子区的C/EBP motif上。遗传操作证实这一调控对岛屿形成至关重要：删除C/EBP motif会减少岛屿，而过表达TBA-2可部分挽救dlk-1缺失的表型。

DLK-1 Activation by BEN-1(L246F) Ensures Integrity of Axons and Synapses

功能研究发现dlk-1;ben-1(L246F)双突变体表现出严重的运动障碍和突触缺陷。高分辨率成像显示这些神经元的轴突出现局部变薄，突触前活性区标记ELKS-1::mNG puncta显著减少。这些表型与微管完整性破坏直接相关，证实了DLK-1-TBA-2通路在维持神经元形态和功能中的保护作用。

Discussion

该研究首次揭示了微管蛋白异构体特异性互作的调控机制及其在神经保护中的关键作用。BEN-1(L246F)诱导形成的GTP-微管蛋白岛屿代表了一种新型的微管修复机制，而DLK-1-TBA-2正反馈回路则为理解神经元如何应对微管扰动提供了新视角。这些发现不仅深化了对微管动力学的认识，也为神经退行性疾病的治疗策略开发提供了潜在靶点。