许多神经退行性疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病,其特征是大脑中蛋白质团块或聚集体的积累,传统观点认为这些蛋白质缠结会直接杀死脑细胞。然而,加州大学伯克利分校的一项新研究颠覆了这一认知:聚集蛋白本身并非直接致死原因,而是细胞未能及时关闭应激反应所致。该研究于1月31日在线发表于《自然》杂志,揭示了通过药物强制关闭应激反应可挽救模拟早发性痴呆的细胞。
首席研究员Michael Rapé指出,这一发现为治疗某些神经退行性疾病提供了新思路,尤其是那些由关闭细胞应激反应的蛋白质突变引起的疾病,如遗传性共济失调和早发性痴呆。此外,Mohr-Tranebjærg综合征、儿童共济失调和Leigh综合征等疾病也以过度应激反应为特征,与早发性痴呆症状相似。
研究团队发现,细胞在成功处理蛋白质聚集问题后,必须关闭应激反应。Rapé用比喻解释:你不仅需要打扫房间,还要在睡前关灯;不关灯就无法入睡,但若在打扫前关灯,黑暗中会绊倒。同样,细胞需先清除聚集体,再关闭应激反应,否则会死亡。
关键发现是一种名为SIFI(综合应激反应的沉默因子)的大型蛋白质复合物,它兼具清理聚集体和关闭应激反应的双重功能。当SIFI成分突变时,细胞积累蛋白团块并持续激活应激反应,最终导致细胞死亡。Rapé表示:“聚集体劫持了自然的压力反应沉默机制,阻止其关闭,这就是细胞死亡的原因。”
未来治疗策略可能包括使用药物关闭应激反应,同时保持SIFI活性以清理聚集体。研究还涉及泛素系统:2017年Rapé发现UBR4蛋白组装特定泛素信号以消除易聚集蛋白,而UBR4突变与遗传性神经退行性疾病相关。进一步研究表明,UBR4是SIFI复合物的一部分,当线粒体蛋白定位错误时,SIFI机制被激活,降解感知错误的蛋白和激酶,从而关闭应激反应。
Rapé怀疑许多神经退行性疾病的蛋白聚集体具有类似效应,阻止细胞关闭应激反应。若如此,药物关闭反应可拯救脑细胞,为治疗多种神经退行性疾病带来希望。另一种应激反应抑制剂ISRIB(2013年发现)已显示可改善小鼠记忆并减少年龄相关认知衰退。Rapé已联合创立Nurix Therapeutics和Lyterian Therapeutics,致力于开发抑制应激反应同时保持蛋白聚集体清理的疗法。