EPS8/RAC信号通路通过调控蛋白聚集加速神经退行性疾病进程的分子机制研究

本研究揭示了衰老过程中EPS8/RAC信号通路异常激活通过促进病理性蛋白聚集加速神经退行性病变的关键机制。研究人员通过C. elegans和人类细胞模型，发现EPS8/RAC信号通路的年龄依赖性激活会加剧亨廷顿病相关polyQ重复序列和ALS相关突变体FUSP525L/TDP-43M337V的蛋白聚集，而抑制该通路可显著改善神经元功能缺陷。该研究首次阐明去泛素化酶USP4通过调控EPS8稳定性影响RAC信号通路的分子机制，为年龄相关神经退行性疾病提供了新的治疗靶点。

　　

随着年龄增长，神经退行性疾病的发病率显著升高，如亨廷顿病(Huntington's disease)和肌萎缩侧索硬化症(ALS)。这些疾病虽然由不同蛋白异常聚集引起，但都具有晚发性特征，提示衰老过程可能存在共同的致病机制。其中，蛋白稳态(proteostasis)失衡被认为是衰老的重要标志，但具体哪些衰老相关通路会促进病理性蛋白聚集仍不清楚。这项发表在《Nature Aging》的研究，首次揭示了EPS8/RAC信号通路在年龄依赖性蛋白聚集中的核心作用。

研究人员采用RNA干扰、基因编辑和药理学干预等方法，在C. elegans和人类细胞模型中系统研究了EPS8/RAC通路对蛋白聚集的影响。通过构建表达polyQ重复序列、突变型FUS和TDP-43的转基因线虫，结合人类HEK293细胞和ALS患者来源的iPSC分化运动神经元模型，采用filter trap、western blot、行为学分析和免疫荧光等技术评估蛋白聚集水平和细胞毒性。

研究结果显示，在C. elegans中，年龄相关的EPS-8积累会促进polyQ67、FUS^P525L和TDP-43^M337V的聚集。通过神经元特异性RNAi和基因敲除实验证实，降低eps-8或RAC同源基因(mig-2/rac-2)表达可显著减少蛋白聚集，并改善衰老相关的神经功能缺陷，如触觉反应和趋化行为。特别值得注意的是，表达无法被泛素化的EPS-8突变体(EPS-8^{K524R/K583R/K621R})会加速年轻线虫的蛋白聚集，证实了EPS-8蛋白稳定性与病理过程的直接关联。

在人类细胞模型中，EPS8 knockdown可减少polyQ100-HTT、TDP-43^A382T和FUS^P525L的聚集。相反，过表达EPS8或使用RAC激活剂处理会加剧蛋白聚集。在ALS患者来源的iPSC分化运动神经元中，降低EPS8表达可减少细胞凋亡标志物cleaved caspase-3和坏死性凋亡关键蛋白RIP的磷酸化水平，表明EPS8调控具有神经保护作用。

机制研究发现，EPS8/RAC通路的促聚集效应主要通过两条下游途径实现：一是通过过度激活肌动蛋白(actin)聚合，使用细胞松弛素D(CytoD)抑制肌动蛋白聚合可缓解蛋白聚集；二是通过激活JNK信号通路，敲低JNK同源基因kgb-1/jnk-1也能显著减轻聚集表型。

研究进一步鉴定了去泛素化酶USP-4是调控EPS-8稳定性的关键因子。在衰老过程中，USP-4表达上调会去除EPS-8的泛素化修饰，阻止其被蛋白酶体降解。敲低usp-4可降低EPS-8蛋白水平，延长寿命并缓解各种疾病模型的病理表型。在人类细胞中，USP4同样与EPS8存在相互作用，且USP4 knockdown能模拟EPS8 knockdown的保护效应。

这项研究首次阐明了衰老过程中USP4/EPS8/RAC信号轴的异常激活是多种神经退行性疾病蛋白聚集的共同促进因素。该发现不仅揭示了年龄作为神经退行性疾病主要风险因素的分子基础，更重要的是提出了通过靶向调控该通路来治疗年龄相关疾病的新策略。由于EPS8和USP4在进化上高度保守，这些发现具有广泛的临床转化潜力，为开发延缓多种神经退行性疾病进展的广谱疗法提供了理论依据。