在細胞核表面,分布著無數(shù)個被稱為“核孔復合體”的精密結構,它們嚴格調控著蛋白質、RNA等生物大分子在細胞核與細胞質之間的穿梭運輸。這個被稱為“核質運輸”的過程對維持神經元健康至關重要。一旦神經元的核孔功能失常,細胞核內的轉錄因子等關鍵分子將無法從內部離開、細胞質中的合成材料難以進入,影響細胞的正常運作并導致神經系統(tǒng)疾病。
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圖片來源:123RF
肌萎縮側索硬化癥(ALS)又稱“漸凍癥”,患者的運動神經元會逐漸變性、死亡,并導致肌肉萎縮、癱瘓和患者死亡。此前的研究發(fā)現(xiàn),神經元的核孔損傷以及蛋白質量控制異常是疾病發(fā)生的關鍵因素。例如,ALS的標志性特征是TPD-43蛋白的核孔轉運過程異常,并會在細胞質形成有毒的聚集體。
究竟是什么干擾了TPD-43的正常運輸呢?這個問題一直沒有答案。
就在
Neuron雜志上,來自貝勒醫(yī)學院的研究人員發(fā)現(xiàn)含纈酪肽蛋白(VCP)是造成神經元核孔運輸異常的“元兇”。過度活躍的VCP會過度移除構成核孔的關鍵蛋白,并推動它們的降解。核孔會因此變得不穩(wěn)定且功能失調,導致TDP-43轉運異常和神經元損傷。
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從功能上來說,VCP不僅不是有害蛋白,反而是一種存在于所有細胞中的必需蛋白質。它的正常作用是控制其他蛋白的質量,識別受損或錯誤折疊的蛋白質并將其送往蛋白酶體清除。
但凡事過猶不及,太多的VCP并不代表更強的清除能力,反而會讓清除過程失控。研究團隊利用果蠅、人類細胞以及患者樣本培養(yǎng)獲得了運動神經元。在正常細胞中,VCP會定位到核孔復合體上,負責將某些特定的核孔蛋白從核孔結構中“提取”出來,以便它們能被正常更新和替換。
但攜帶了致病突變的VCP蛋白與輔助因子結合過強,導致大量VCP涌現(xiàn)到核孔復合體上。這不僅加速了目標蛋白的提取,還會讓核孔蛋白同時被移除和降解。
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▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
核孔蛋白的過度丟失直接破壞了核孔復合體的完整性。例如。突變果蠅神經元中的核孔直徑明顯減小。功能實驗進一步證明,核孔的屏障功能受損,讓原本無法進入細胞核的大分子可以穿透進去,同時讓應該處于核內的分子轉運到細胞質。
在VCP突變細胞中,研究人員發(fā)現(xiàn)TDP-43在細胞核中的水平異常下降,并在細胞質中聚集形成包涵體——這正是ALS和額顳葉癡呆等疾病的標志性病理特征。而核內TDP-43的丟失會進一步破壞其靶基因的正常剪接,導致一些錯誤RNA的產生,同時減少對神經元存活和功能至關重要的蛋白質的合成。
研究團隊嘗試給攜帶VCP致病突變的果蠅進行了VCP抑制劑治療,結果果蠅核孔蛋白的水平得以恢復,運動功能障礙也得到了顯著改善。這提示,VCP抑制劑可能是治療此類神經退行性疾病的新策略。新研究的這些發(fā)現(xiàn)有望為保護核孔、延緩或阻止神經退行性疾病提供新的思路。
參考資料:
[1] Aberrant nuclear pore complex degradation contributes to neurodegeneration in VCP disease. Neuron (2026). DOI: 10.1016/j.neuron.2025.11.017
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