新型C. elegans模型揭示内溶酶体完整性关键基因对MAPT/Tau蛋白播散及聚集的调控机制

本研究通过构建表达人类MAPT/Tau蛋白F3ΔK281突变片段的新型线虫模型，结合全基因组RNAi筛选，系统鉴定了59个维持内溶酶体完整性的关键基因（包括ESCRT复合体、泛素-蛋白酶体系统等通路）。该研究首次揭示内溶酶体膜破裂与MAPT/Tau种子逃逸至胞质的分子关联，并在hiPSC来源神经元中验证了CHMP4B等靶点对Tau聚集的调控作用，为阿尔茨海默病（AD）等tauopathies的病理传播机制提供了新见解。

　　

新型线虫模型的构建与验证

研究团队在秀丽隐杆线虫（C. elegans）的六种触觉受体神经元中特异性表达带有mCherry标签的人类MAPT/Tau蛋白F3片段（F3ΔK281:mCh），该片段含有与额颞叶痴呆相关的ΔK281突变。通过共聚焦显微镜观察发现，该片段在神经元内形成明显聚集灶，导致PLM神经元出现异常胞体突起（发生率较对照组高3倍）、轴突分支断裂等神经毒性表型，并伴随机械触觉敏感性的年龄依赖性下降。值得注意的是，该片段还破坏了线虫内源性Tau同源蛋白PTL-1与微管的结合。

Tau蛋白的跨细胞传播特性

通过时空动态追踪发现，F3ΔK281:mCh在幼虫L1阶段即开始从神经元向皮下组织转移，且传输量随年龄增长显著增加。这种传播行为与研究者此前建立的α-突触核蛋白（SNCA）传播模型相比更为早发，可能与触觉神经元突触与皮下组织的特殊解剖毗邻关系相关。虽然外泌体（exopher）介导的转移机制被初步排除，但具体传播途径仍需进一步解析。

内溶酶体完整性的全基因组筛查

研究创新性地将galectin-3（LGALS3）报告系统与RNAi技术结合，通过高通量筛选从20,256个RNAi克隆中鉴定出59个导致内溶酶体膜破裂的关键基因。GO分析显示这些基因显著富集于四大通路：

1. 1.

   ESCRT复合体（如vps-20/did-2）——已知参与溶酶体膜修复

2. 2.

   泛素-蛋白酶体系统（如PSMD14）——蛋白质质量控制核心机制

3. 3.

   mRNA剪接（如SF3B1同源基因）——与tauopathies的剪接异常相关

4. 4.

   鞘脂代谢（如SERINC家族）——调控膜流动性

人类细胞模型的机制验证

在hiPSC来源的皮质神经元（携带MAPT P301S/E10+14/E10+16突变）中，敲低ESCRT-III组分CHMP4B等10个保守基因使外源性Tau种子引发的内源性Tau聚集增加2-5倍。通过HEK293T细胞的CRISPR-dCas9系统进一步证实，这些基因的抑制会导致LGALS3焦点形成增加，直接证明其对内溶酶体完整性的调控作用。特别值得注意的是，鞘脂代谢酶SPHK2的敲除同时加剧了膜破裂和Tau聚集，暗示脂质组成变化可能通过改变膜刚性促进病理蛋白逃逸。

研究意义与转化价值

该研究首次建立了Tau传播与内溶酶体损伤间的直接分子联系，揭示多个保守通路在神经退行性疾病中的新功能。特别是发现鞘脂代谢失衡（如SERINC4的神经保护作用与SERINC1/5的促破裂效应相反）的双向调控现象，为开发针对内溶酶体膜稳定的干预策略提供了精准靶点。这些发现不仅适用于阿尔茨海默病（AD），对帕金森病（PD）等其它蛋白构象疾病也有重要启示。