半胱氨酸串蛋白α与罕见和常见神经退行性痴呆之间的联系Cysteine string protein α and a link between rare and common neurodegenerative dementias

环球医讯 / 认知障碍来源:www.nature.com美国 - 英语2025-08-25 10:40:19 - 阅读时长4分钟 - 1768字
本文系统阐述了半胱氨酸串蛋白α(CSPα)在维持蛋白质稳态中的双重作用,揭示了其突变导致罕见成人发作性神经元蜡样脂褐质沉积症(ANCL)的分子机制,并阐明CSPα通过异常蛋白分泌通路(MAPS)介导阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿舞蹈症和肌萎缩侧索硬化症等常见神经退行性疾病病理传播的新机制。通过分析CSPα在突触维持和溶酶体功能中的双重角色,提出其作为治疗靶点的潜力,并探讨了基因疗法和小分子药物的干预策略。
半胱氨酸串蛋白αCSPα蛋白质稳态神经退行性痴呆突触功能溶酶体功能阿尔茨海默病α-突触核蛋白病亨廷顿舞蹈症肌萎缩侧索硬化症治疗靶点
半胱氨酸串蛋白α与罕见和常见神经退行性痴呆之间的联系

摘要

蛋白质稳态失衡是痴呆的核心病理特征。半胱氨酸串蛋白α(CSPα)作为内溶酶体共伴侣蛋白,不仅通过促进突触囊泡膜融合维持突触功能,更通过介导错误折叠蛋白分泌(MAPS通路)连接罕见与常见神经退行性疾病的分子机制。本文提出CSPα相关痴呆的分子模型,揭示其在突触分泌神经退行性相关蛋白中的作用,并探讨靶向CSPα治疗常见痴呆的分子策略。

蛋白质稳态:聚焦分子伴侣

蛋白质稳态(proteostasis)涉及蛋白质合成、质量控制和降解等复杂网络。热休克蛋白HSP70/HSP90与共伴侣蛋白形成多亚基复合物,通过ATP酶活性调控客户蛋白的折叠、稳定或降解。HSP40/J结构域家族成员DNAJC5编码的CSPα具有独特结构:N端J结构域(14-83 aa)、连接域(84-112 aa)、富含14个半胱氨酸的串结构域(CSD,113-135 aa)及C端结构域(136-198 aa)。CSPα通过棕榈酰化定位于突触囊泡膜,与HSC70/HSP90形成三聚体复合物(含SGT或Rab-αGDI),其10位丝氨酸磷酸化调控外泌作用。

CSPα:突触保护与神经元维护

CSPα基因敲除小鼠在出生后21天即出现突触组织(Homer1、Ctnna2、Unc13a等)、树突发育(Map1b、Camk2a等)及突触后组织(Dlg4、Sptbn2等)相关通路显著下调,伴随小胶质细胞免疫反应异常和星形胶质细胞小GTP酶信号增强。在胰腺β细胞、嗜铬细胞和垂体前叶细胞中,CSPα缺陷导致SNARE复合物(SNAP-25、VAMP2、STX1)水平下降,影响囊泡融合与分裂。突触蛋白质组学显示,CSPα缺失导致42种蛋白异常,包括Hsp90aa1、Hspa8等伴侣蛋白和Snap-25、Cplx1等SNARE结合蛋白。

人类遗传学与CSPα溶酶体功能范式转变

成人显性遗传性ANCL(帕里的疾病)患者携带CSPα-CSD结构域L115R/L116Δ突变,导致其与Zdhhc17棕榈酰转移酶亲和力升高,可溶性CSPα减少95%。突变体CSPα形成高分子量聚集体,依赖棕榈酰化维持聚集状态,化学去棕榈酰化可溶化聚集体。在无症状突变携带者脑中检测到脂褐素储积(AFSM),提示早期病理源于内溶酶体融合事件受损导致的"囊泡交通阻塞"。终末期ANCL患者呈现显著神经元丢失、突触变性及溶酶体功能异常(LAMP1/2、V-ATPase B1/2水平升高,PPT1、β-葡萄糖苷酸酶活性增强)。

CSPα在常见神经退行性疾病中的病理机制

阿尔茨海默病:AD患者海马和颞上回CSPα表达降低早于突触素水平下降,可能作为突触变性早期标志物。CSPα在淀粉样斑块外周形成无定型沉积,可能介导Aβ通过MAPS通路分泌。

α-突触核蛋白病:CSPα通过SLC3A2辅助的MAPS通路或VPS4依赖的微自噬途径分泌α-突触核蛋白。果蝇模型中CSPα过表达减少α-突触核蛋白聚集,而杂合缺失加剧病理。

亨廷顿舞蹈症:突变亨廷顿蛋白(mHTT)与CSPα异常结合,阻断其通过SNAP23介导的分泌途径。CSPα棕榈酰化促进mHTT聚集体通过180-240 nm外泌体分泌,可能介导朊病毒样传播。

肌萎缩侧索硬化症:TDP-43突变导致DNAJC5异常剪接产生隐性外显子,其功能影响尚待阐明。CSPα促进TDP-43通过MAPS通路分泌,但TDP-43介导的DNAJC5剪接异常与CSPα功能的关系需进一步研究。

CSPα作为治疗靶点

药理学干预:槲皮素促进CSPα二聚化;铁螯合剂可部分恢复突变小鼠SNARE复合物形成;碳酸锂上调CSPα表达,改善创伤性脑损伤后SNARE蛋白水平。

基因治疗:AAV介导的CSPα过表达可减轻α-突触核蛋白诱导的神经变性,并挽救溶酶体功能。小鼠模型显示,CSPα基因治疗通过促进异常蛋白降解维持突触功能。

结论

CSPα在突触维护与溶酶体功能的双重作用使其成为神经保护的关键节点。DNAJC5突变导致的显性失功能和CSPα年龄相关表达下降共同促进神经退行。尽管CSPα过度表达可能加速致病蛋白传播,但靶向增强其功能仍是治疗痴呆的有效策略。未来需深入解析CSPα-神经保护通路受损的分子机制,并开发特异性调控药物。

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