阿爾茨海默病(AD)、額顳葉癡呆等神經退行性疾病存在一個共同特征:大腦中的tau蛋白會出現異常纏結,并形成有毒的聚集體。這些聚集體會持續破壞神經元,造成細胞死亡,導致患者出現認知功能障礙。
不過,在過往的一些分析中,科學家們注意到并非所有的神經元都對毒性tau蛋白敏感,有些神經元能很好地應對tau蛋白,并且存活下來。而挖掘出這類神經元的天然優勢,或許能幫助我們更好地應對AD的發生與發展。
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圖片來源:123RF
在近期的《細胞》雜志上,加州大學洛杉磯分校的研究人員發現了一類特殊的CRL5-SOCS4蛋白復合物,它能夠標記tau蛋白并推動降解過程。而增強這種天然防御機制或能有效減少毒性tau蛋白的形成與累積。此外,研究還發現氧化應激在影響線粒體后,會削弱細胞的tau蛋白清除能力。這些發現有望為治療AD提供新的啟示。
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研究中,作者借助人類誘導多能干細胞(iPSC)培養了一批神經元,但他們讓其中部分細胞攜帶了特定基因突變,會導致細胞更容易聚集毒性tau蛋白。同時,研究者還構建了一個大型的篩選文庫,他們主要想找到哪些基因的變化能夠影響神經元內tau蛋白的累積。
分析確認了之前已知的自噬、泛素-蛋白酶體系統對tau蛋白具有調控作用,還找到了一個全新的調控基因
CUL5。它編碼的蛋白CUL5可以作為核心骨架,并搭建泛素酶、底物接頭蛋白形成特殊蛋白復合物。
分析顯示,基于此構建的CRL5-SOCS4復合物具備特異性tau調節能力,它主要可以將泛素分子連接到tau蛋白上,并推動其前往蛋白酶體降解。如果降低
CUL5的表達水平,會導致神經元細胞內的tau蛋白水平升高。
研究人員進一步分析了來源于AD患者的組織樣本,他們發現盡管AD會伴隨大量神經元死亡和丟失,但仍有一些神經元保持了高度韌性——而這些細胞的
CUL5表達遠遠要更高。
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▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
另外,研究還揭示了線粒體功能障礙與tau蛋白毒性之間意想不到的聯系。當研究人員破壞線粒體時,他們觸發了一種特定tau蛋白片段的產生,該片段的大小約為25千道爾頓。這種片段與在AD患者的血液和腦脊液中發現的一種生物標志物——NTA-tau非常相似。這種異常的tau片段會改變tau蛋白的聚集方式,從而可能影響疾病的進展。
研究者指出,異常tau蛋白片段很可能是在細胞經歷氧化應激時產生的。而氧化應激在衰老和神經退行性疾病中很常見,它會降低蛋白酶體的效率,導致其無法正確處理tau蛋白。
這些發現為AD治療方法的開發提供了潛在線索。例如增強CRL5-SOCS4活性可能有助于神經元更有效地清除tau蛋白,而維持應激期間蛋白酶體功能則可以預防有毒tau蛋白片段的形成。
參考資料:
[1] CRISPR screens in iPSC-derived neurons reveal principles of tau proteostasis. Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2025.12.038
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