LRSAM1通过促进TDP-43蛋白酶体降解调控肌萎缩侧索硬化症中的病理进程

《Brain》：LRSAM1, an E3 ubiquitin ligase, modulates TDP-43 proteostasis in amyotrophic lateral sclerosis

　　

摘要

肌萎缩侧索硬化症是一种致命的神经退行性疾病，其特征是TDP-43（一种对RNA代谢至关重要的核RNA结合蛋白）在细胞质中错误定位、异常磷酸化以及病理性聚集。尽管TDP-43在ALS发病机制中发挥核心作用，但调控TDP-43蛋白稳态的分子机制仍未完全阐明。在此，我们研究了LRSAM1（一种E3泛素连接酶）在调控TDP-43定位和降解中的作用。

我们检查了5例散发性肌萎缩侧索硬化症患者和5例健康对照者的死后脊髓组织。免疫组化分析显示，LRSAM1优先与共定位于弥散型错误定位的细胞质TDP-43，而不与致密的细胞质聚集物共定位，提示其在早期病理加工过程中可能发挥作用。为了在体外模拟这些效应，我们使用了来自3例肌萎缩侧索硬化症患者和4例健康对照者的诱导多能干细胞来源的运动神经元。在肌萎缩侧索硬化症患者的诱导多能干细胞来源的运动神经元中敲低LRSAM1，显著增加了细胞质TDP-43的积累和磷酸化，这一结果通过免疫荧光成像进行测量。此外，LRSAM1耗竭还破坏了STMN2 mRNA剪接，而STMN2 mRNA剪接是TDP-43功能的一个公认指标。相反，在肌萎缩侧索硬化症患者的诱导多能干细胞来源的运动神经元中过表达LRSAM1，改善了应激诱导的TDP-43错误定位和磷酸化，但对对照细胞影响甚微，表明存在疾病特异性脆弱性。从机制上看，LRSAM1通过TDP-43的RRM2结构域直接与TDP-43易聚集的C末端片段相互作用，并促进其蛋白酶体降解。这种选择性相互作用减少了毒性TDP-43种类的积累，并支持细胞质蛋白稳态，尤其是在细胞应激条件下。

总之，我们的研究将LRSAM1鉴定为肌萎缩侧索硬化症中细胞质TDP-43动态调控的新型调节因子。通过促进致病性TDP-43片段的降解，LRSAM1维持了神经元RNA加工，并减轻了肌萎缩侧索硬化症的分子特征。这些发现增强了我们对TDP-43翻译后调控的理解，并突出了LRSAM1作为调节肌萎缩侧索硬化症疾病进展的有前景的治疗靶点。

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